DE102015009360A1 - Method of protecting a vehicle from attack by a laser beam - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Schützen eines Fahrzeugs (2) vor einem Angriff durch einen Laserstrahl (8). Ein effektiver Schutz kann erreicht werden, wenn ein Sensorsystem (14) Laserstrahlung des Laserstrahls (8) detektiert, und ein Lenkflugkörper (12, 14) in den Laserstrahl (8) hinein fliegt und das Fahrzeug (2) hierdurch abschattet.The invention relates to a method for protecting a vehicle (2) from attack by a laser beam (8). Effective protection can be achieved when a sensor system (14) detects laser radiation from the laser beam (8), and a missile (12, 14) flies into the laser beam (8), shadowing the vehicle (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen eines Fahrzeugs vor einem Angriff durch einen Laserstrahl.The invention relates to a method for protecting a vehicle from attack by a laser beam.
Mit Hochenergielasern lassen sich sehr hohe Leistungen über mehrere Kilometer und über eine längere Zeitdauer übertragen. Mit solchen Leistungen können empfindliche Teile von Fahrzeugen innerhalb von einigen Sekunden so schwer beschädigt oder zerstört werden, dass die Funktionsfähigkeit der Fahrzeuge gefährdet ist. So können beispielsweise Luftfahrzeuge vom Boden aus angegriffen werden, wobei insbesondere langsam fliegende Verkehrsflugzeuge mit verhältnismäßig geringer Manövrierfähigkeit besonders gefährdet sind.High-energy lasers can transmit very high power over several kilometers and over a longer period of time. With such services, sensitive parts of vehicles can be so severely damaged or destroyed within a few seconds that the functioning of the vehicles is jeopardized. Thus, for example, aircraft can be attacked from the ground, in particular slow-moving commercial aircraft with relatively low maneuverability are particularly vulnerable.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirkungsvolles Verfahren zum Schützen eines Fahrzeugs vor einem Angriff durch einen Laserstrahl anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide an effective method for protecting a vehicle from attack by a laser beam.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß ein Sensorsystem Laserstrahlung des Laserstrahls detektiert und ein Lenkflugkörper in den Laserstrahl hinein fliegt und das Fahrzeug hierdurch abschattet. Der Laserstrahl kann nicht mehr oder nur noch geschwächt zum Fahrzeug durchdringen und durch den Schatten wird das Fahrzeug geschützt. Wurde das Fahrzeug bereits beleuchtet, so kann eine bereits erwärmte Stelle des Fahrzeugs abkühlen. Die Abschattung geschieht zweckmäßigerweise so zügig, dass die am Fahrzeug deponierte Laserenergie noch nicht zu für das Fahrzeug bedrohlichen Schäden geführt hat.This object is achieved by a method of the aforementioned type, in which according to the invention a sensor system detects laser radiation of the laser beam and a guided missile flies into the laser beam and thereby shading the vehicle. The laser beam can no longer or only weakly penetrate the vehicle and the shadow protects the vehicle. If the vehicle has already been illuminated, an already warmed point of the vehicle can cool down. The shading is expediently done so quickly that the laser energy deposited on the vehicle has not yet led to threatening damage to the vehicle.
Das Verfahren ist besonders geeignet zum Einsatz gegen eine Hochenergielaserquelle beziehungsweise einem Hochenergielaserstrahl. Ebenfalls vorteilhaft ist eine Abwehr eines Störlasers. Das Sensorsystem umfasst zumindest einen für Laserstrahlung sensitiven Sensor, der die Laserstrahlung des Laserstrahls detektiert. Hierfür ist der Sensor beziehungsweise das Sensorsystem zweckmäßigerweise in einem Strahlungsspektrum sensitiv, das üblicherweise für Hochenergielaser oder Störlaser verwendet wird. Um die Erkennung von Streustrahlung zu vereinfachen, kann das Spektrum, im dem der Sensor sensitiv ist, auf ein Band um eine Laserwellenlänge beschränkt werden, die üblicherweise für Hochenergielaser verwendet wird. Beispielsweise liegt das Band maximal ±100 nm um die Wellenlänge von 3800 nm herum. Außerdem erkennt der Sensor zweckmäßigerweise für Laserstrahlung typische Charakteristiken, wie beispielsweise das Vorliegen von kohärenter Strahlung. Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Sensorsystem mittels bildverarbeitender Methoden einen Laserstrahl als solchen in der Umgebung erkennt, beispielsweise anhand von Streustrahlung. Hierfür enthält das Sensorsystem vorteilhafterweise einen Bildsensor, beispielsweise einen Matrixdetektor.The method is particularly suitable for use against a high energy laser source or a high energy laser beam. Also advantageous is a defense of a sturgeon laser. The sensor system comprises at least one sensor sensitive to laser radiation, which detects the laser radiation of the laser beam. For this purpose, the sensor or the sensor system is expediently sensitive in a radiation spectrum which is usually used for high-energy lasers or interfering lasers. To facilitate detection of stray radiation, the spectrum in which the sensor is sensitive may be limited to a band about one laser wavelength commonly used for high energy lasers. For example, the band is at most ± 100 nm around the wavelength of 3800 nm. In addition, the sensor expediently recognizes characteristics typical of laser radiation, such as the presence of coherent radiation. Further, it is advantageous if the sensor system detects by means of image processing methods a laser beam as such in the environment, for example on the basis of scattered radiation. For this purpose, the sensor system advantageously contains an image sensor, for example a matrix detector.
Das Sensorsystem kann Teil des Fahrzeugs sein, und der Sensor kann fest im Fahrzeug verbaut sein. Das Sensorsystem detektiert Laserstrahlung des Laserstrahls, also von der Laserquelle direkt emittierte Strahlung und/oder aus dem Laserstrahl gestreute Laserstrahlung, beispielsweise durch die Streuung des Laserstrahls in der Luft, an Partikeln und/oder an einem Gegenstand. Das Sensorsystem nimmt die Strahlung auf und wandelt sie in ein Messsignal um. Aus dem Messsignal ermittelt eine Steuereinheit zweckmäßigerweise eine Bedrohungsstufe der Laserstrahlung, beispielsweise durch eine Klassifikation in zumindest die Stufen bedrohlich oder harmlos. Dies kann beispielsweise über die gemessene Streulichtstärke in der Atmosphäre, einen Energieeintrag in das Sensorsystem, ein Streuspektrum und/oder über ein zeitliches Charakteristikum der Strahlung erfolgen, wie eine Pulsierung.The sensor system may be part of the vehicle and the sensor may be permanently installed in the vehicle. The sensor system detects laser radiation of the laser beam, ie radiation directly emitted by the laser source and / or laser radiation scattered from the laser beam, for example by the scattering of the laser beam in the air, on particles and / or on an object. The sensor system absorbs the radiation and converts it into a measuring signal. From the measurement signal, a control unit expediently determines a threat level of the laser radiation, for example by a classification in at least the levels threatening or harmless. This can be done, for example, via the measured scattered light intensity in the atmosphere, an energy input into the sensor system, a spread spectrum and / or over a temporal characteristic of the radiation, such as a pulsation.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein Luftfahrzeug, und kann Starrflügler oder ein Drehflügler, wie ein Hubschrauber sein. Die Erfindung ist jedoch auch zum Schützen eines Landfahrzeugs oder eines Wasserfahrzeugs vorteilhaft anwendbar. Das Fahrzeug kann ein bemanntes oder unbemanntes Fahrzeug sein.The vehicle is preferably an aircraft, and may be fixed-wing aircraft or a rotorcraft, such as a helicopter. However, the invention is also advantageously applicable for protecting a land vehicle or a watercraft. The vehicle may be a manned or unmanned vehicle.
Der Flugkörper ist zweckmäßigerweise ein Lenkflugkörper und insbesondere ein unbemannter Flugkörper. Er kann mit einem Raketenmotor und/oder einem Luft atmenden Motor, wie beispielsweise einem Turbinenantrieb, ausgestattet sein. Hierbei ist ein Luft atmender Motor bei einem Begleitschutz des Fahrzeugs durch den Flugkörper vorteilhaft. Ein zweckmäßigerweise zusätzlicher Raketenmotor ist für einen schnellen Start und das zügige Erreichen einer Abschattungsposition vorteilhaft. Ebenfalls möglich ist ein Flugkörper ohne einen eigenen Motor, beispielsweise in Form eines Lenkgeschosses. Zweckmäßigerweise ist der Flugkörper mit einem Abschattungssegel versehen, das während des Flugs des Flugkörpers ausfahrbar ist, sodass eine Abschattungsfläche des Flugkörpers vergrößert wird.The missile is expediently a guided missile and in particular an unmanned missile. It may be equipped with a rocket engine and / or an air-breathing engine, such as a turbine engine. In this case, an air-breathing engine with a collision protection of the vehicle by the missile is advantageous. A suitably additional rocket motor is advantageous for a quick start and the rapid achievement of a shading position. Also possible is a missile without its own engine, for example in the form of a steering column. Conveniently, the missile is provided with a shading sail, which is extendable during the flight of the missile, so that a shading surface of the missile is increased.
Vorteilhafterweise begleitet der Lenkflugkörper das Fahrzeug und hält das Fahrzeug vom Laserstrahl abgeschattet. Der Lenkflugkörper ist insofern vorteilhafterweise ein loiterfähiger Flugkörper, der in der Lage ist, sich mit im Wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit zu bewegen, mit der sich das Fahrzeug bewegt. Der loiterfähige Lenkflugkörper kann zwischen dem Fahrzeug und einer Laserquelle des Laserstrahls verbleiben und schützt das Fahrzeug durch Abschattung auf diese Weise zumindest über eine vorgegebene Zeitdauer und/oder solange ein als bedrohlich klassifizierter Laserstrahl erkannt wird.Advantageously, the guided missile accompanies the vehicle and keeps the vehicle from being shaded by the laser beam. The guided missile is thus advantageously a loiterable missile capable of moving at substantially the same speed as the vehicle is moving. The loiterfähige guided missile can remain between the vehicle and a laser source of the laser beam and protects the vehicle by shading in this way at least over a predetermined period of time and / or as long as a classified as threatening laser beam is detected.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Lenkflugkörper vom Fahrzeug aus gestartet. Hierdurch kann ein besonders schneller Schutz des Fahrzeugs vor dem Laserstrahl erreicht werden, da der Flugkörper bereits vor Ort ist und zur Abschattung in den Laserstrahl eintauchen kann.In an advantageous embodiment of the invention, the missile is launched from the vehicle. In this way, a particularly rapid protection of the vehicle from the laser beam can be achieved because the missile is already on site and can dive into the laser beam for shading.
Je nach Tragfähigkeit des Fahrzeugs ist ein leichter Lenkflugkörper günstig. Auch hinsichtlich der Kosten ist ein leichter und einfacher Lenkflugkörper vorteilhaft. Kosten und Gewicht können eingespart werden, wenn der Lenkflugkörper antriebsfrei ist, also keinen eigenen Antriebsmotor aufweist. In einem solchen Fall kann der Lenkflugkörper vom Fahrzeug aus abgeschossen werden, zweckmäßigerweise nach vorne, worunter auch eine Richtung schräg nach vorne verstanden werden soll. Die Loiterfähigkeit des Flugkörpers entsteht durch ein Mitsegeln des Lenkflugkörpers unterhalb des Fahrzeugs, zweckmäßigerweise schräg nach unten, um eine ausreichende Geschwindigkeit zu halten. Ein solcher Flugkörper kann abgeschossen werden, nach unten in Richtung zur Laserquelle des Laserstrahls segeln und hierdurch das weiter oben fliegende Fahrzeug abschatten. Hierunter kann im Folgenden verstanden werden, dass der Lenkflugkörper seinen Abstand zur Laserquelle verringert und seinen Abstand zum Fahrzeug vergrößert. Je näher der Flugkörper zur Laserquelle kommt, desto langsamer muss er vorwärts fliegen im Vergleich zum weiter oben fliegenden Fahrzeug.Depending on the carrying capacity of the vehicle, a light guided missile is favorable. Also in terms of cost, a lighter and easier missile is advantageous. Cost and weight can be saved if the missile is drive-free, so has no own drive motor. In such a case, the guided missile can be launched from the vehicle, expediently forward, including a direction obliquely forward to be understood. The Loiterfähigkeit of the missile is created by a Mitsegeln the missile below the vehicle, suitably obliquely down to keep a sufficient speed. Such a missile can be shot down, sail down towards the laser source of the laser beam and thereby shade the vehicle flying higher up. This can be understood below that the missile reduces its distance from the laser source and increases its distance from the vehicle. The closer the missile comes to the laser source, the slower it must fly forward compared to the vehicle flying higher up.
Eine Möglichkeit zur Steuerung des Lenkflugkörpers besteht darin, dass der Ort der Laserquelle des Laserstrahls bestimmt wird. Aus diesem Ort und der Position des Fahrzeugs kann ein Abschattungskorridor berechnet werden, in dem der Flugkörper bleiben muss, um das Fahrzeug abzuschatten. Das Ende des Abschattungskorridors an der Laserquelle bleibt fix im Raum oder wandert mit der Bewegung der Laserquelle mit, und das andere Ende wandert mit dem bewegten Fahrzeug mit. Ist die Lage des Abschattungskorridors bekannt, kann der Flugkörper in diesem gehalten werden zur Abschattung des Fahrzeugs.One way to control the missile is to determine the location of the laser source of the laser beam. From this location and the position of the vehicle a shading corridor can be calculated in which the missile must remain in order to shade the vehicle. The end of the shading corridor at the laser source remains fixed in space or moves along with the movement of the laser source, and the other end moves with the moving vehicle. If the position of the shading corridor is known, the missile can be held in it for shading the vehicle.
Der Flug des Lenkflugkörpers kann von einer Steuereinheit des Lenkflugkörpers und/oder einer Steuereinheit des Fahrzeugs gesteuert werden. Eine der Steuereinheiten erkennt den Laserstrahl zweckmäßigerweise als solchen, beispielsweise anhand von Streustrahlung des Laserstrahls und insbesondere mit Hilfe bildverarbeitender Methoden oder anhand der Erkennung eines leuchtenden Lichtflecks auf dem Fahrzeug.The flight of the missile may be controlled by a control unit of the missile and / or a control unit of the vehicle. One of the control units expediently recognizes the laser beam as such, for example on the basis of scattered radiation of the laser beam and in particular with the aid of image processing methods or on detection of a luminous light spot on the vehicle.
Insofern ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit aus den Daten des Sensorsystems die Position einer Laserquelle bestimmt, die den Laserstrahl aussendet. Hierbei kann ein Strahlende des Laserstrahls erkannt werden, und aus der Lage des Strahls kann die Position der Laserquelle bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Position aus Triangulation aus den Daten mehrerer Sensoren bestimmt werden. Die Position der Laserquelle kann als eine Richtung erfasst werden, beispielsweise als absolute Richtung oder als eine Richtung relativ zur Flugrichtung des Luftfahrzeugs. Ebenfalls ist es möglich, die Richtung als absolute, also geografische Richtung zu bestimmen.In this respect, it is advantageous if the control unit determines from the data of the sensor system the position of a laser source which emits the laser beam. In this case, a radiation end of the laser beam can be detected, and from the position of the beam, the position of the laser source can be determined. Alternatively or additionally, the position from triangulation can be determined from the data of several sensors. The position of the laser source can be detected as a direction, for example as an absolute direction or as a direction relative to the direction of flight of the aircraft. It is also possible to determine the direction as an absolute, ie geographical, direction.
Weiter ist eine Bestimmung einer Entfernung der Laserquelle vom Sensorsystem vorteilhaft. Dies kann besonders einfach unter Verwendung einer Flughöhe des Fahrzeugs geschehen. Ist die Richtung der Laserquelle und die Flughöhe bekannt, kann hieraus die Entfernung zur Laserquelle in einfacher Weise errechnet werden, insbesondere unter Einbeziehung topografischer Daten einer überflogenen Landschaft.Furthermore, a determination of a distance of the laser source from the sensor system is advantageous. This can be done particularly easily using a flying height of the vehicle. If the direction of the laser source and the altitude are known, the distance to the laser source can be calculated from this in a simple manner, in particular taking into account topographical data of an overflown landscape.
Die Steuereinheit leitet einen Start des Flugkörpers zweckmäßigerweise in Abhängigkeit vom Erkennungsergebnis ein. Ist ein Laserstrahl als solcher erkannt und ist er zudem als bedrohlich für das Fahrzeug eingestuft, so wird der Flugkörper gestartet. Wird ein Laserstrahl nicht als solcher erkannt oder als nicht bedrohlich klassifiziert, unterbleibt das Starten des Flugkörpers zweckmäßigerweise.The control unit initiates a start of the missile expediently in dependence on the recognition result. If a laser beam is recognized as such and it is also classified as threatening to the vehicle, the missile is started. If a laser beam is not recognized as such or classified as non-threatening, the launching of the missile expediently fails.
Der Flug des Flugkörpers kann durch eine Steuereinheit des Flugkörpers selbständig gesteuert werden. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die im Fahrzeug verbleibende Steuereinheit den Flug des Flugkörpers steuert beziehungsweise mitsteuert. Beispielsweise kann dem selbständig steuernden Flugkörper eine Ausweich- oder Abschattungsanweisung vom Fahrzeug ausgegeben werden, die dann von der Steuereinheit des Flugkörpers berücksichtigt wird.The flight of the missile can be controlled independently by a control unit of the missile. Additionally or alternatively, it is possible that the remaining in the vehicle control unit controls the flight of the missile or mitsteuert. For example, the self-controlling missile an escape or Abschattungsanweisung be issued by the vehicle, which is then taken into account by the control unit of the missile.
Eine Steuerung des Lenkflugkörpers vom Fahrzeug aus ist auch dann vorteilhaft, wenn die Lage des Laserstahls beziehungsweise der Laserquelle vom Fahrzeug genau ermittelt wird oder das Fahrzeug ein Auftreffen des Laserstrahls detektiert. Der Flugkörper kann vom Fahrzeug aus in eine Abschattungsposition bzw. in den Abschattungskorridor dirigiert werden.A control of the missile from the vehicle is also advantageous if the position of the laser beam or the laser source is accurately determined by the vehicle or the vehicle detects an impact of the laser beam. The missile can be directed from the vehicle into a shading position or into the shading corridor.
Hierfür ist es vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit, insbesondere die des Fahrzeugs, sowohl die Position des Fahrzeugs als auch die Position einer Laserquelle des Laserstrahls ermittelt. Die Steuereinheit kann den Flug des Lenkflugkörpers steuern und diesen zwischen der Laserquelle und dem Fahrzeug halten. Zweckmäßigerweise ermittelt die Steuereinheit auch die Position des Lenkflugkörpers und berücksichtigt diese bei der Steuerung des Lenkflugkörpers. Die Positionen können absolute Positionen sein, beispielsweise mit einem Bezug auf ein Erdkoordinatensystem, oder relative Positionen des Fahrzeugs und der Laserquelle und insbesondere des Lenkflugkörpers zueinander.For this purpose, it is advantageous if a control unit, in particular that of the vehicle, determines both the position of the vehicle and the position of a laser source of the laser beam. The control unit can control the flight of the missile and this between the laser source and the vehicle hold. Conveniently, the control unit also determines the position of the missile and takes into account this in the control of the missile. The positions may be absolute positions, for example with respect to an earth coordinate system, or relative positions of the vehicle and the laser source and in particular the steering missile to each other.
Die Bereiche eines Fahrzeugs sind in der Regel unterschiedlich laserhart, und auch weniger laserharte Stellen sind vorhanden, deren Zerstörung nicht zu einem kritischen Zustand des Fahrzeugs allgemein führt. Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn der Flug des Lenkflugkörpers so gesteuert wird, dass dieser zwischen der Laserquelle und einer vorbestimmten, zu schützenden lasersensiblen Stelle des Fahrzeugs verbleibt. So kann beispielsweise eine lasersensitive Stelle des Fahrzeugs gezielt durch die entsprechende Flugsteuerung des Flugkörpers abgeschattet werden. Der Flugkörper verbleibt zwischen der Laserquelle und der vorbestimmten Stelle, ist also an einer solchen Position, dass die Stelle vom Laserstrahl abgeschattet ist oder sie abschatten würde, wenn der Laserstrahl die Stelle beleuchten würde.The areas of a vehicle are usually different laser hard, and also less laser-hard points are present whose destruction does not lead to a critical condition of the vehicle in general. Accordingly, it is advantageous if the flight of the missile is controlled so that it remains between the laser source and a predetermined, to be protected laser-sensitive point of the vehicle. Thus, for example, a laser-sensitive point of the vehicle can be deliberately shadowed by the corresponding flight control of the missile. The missile remains between the laser source and the predetermined location, that is, at a position such that the location is shadowed by the laser beam or would shadow it as the laser beam illuminates the location.
Eine lasersensible Stelle kann eine solche Stelle bzw. ein solcher Bereich sein, dessen Bestrahlung mit einem Hochenergielaser für einen Dauer von weniger als 5 Sekunden zu einem kritischen Zustand des Fahrzeugs allgemein führt. Als lasersensible Stelle ist hierbei nicht nur ein geometrischer Punkt am Fahrzeug zu verstehen, sondern ein räumlich ausgedehnter Bereich, der vor Bestrahlung durch Hochenergielaserstrahlung zu schützen ist. Die Summe der lasersensiblen Stellen des Fahrzeugs beschränkt sich zweckmäßigerweise auf maximal 25% der von der Laserquelle sichtbaren Silhouettenfläche des Fahrzeugs.A laser-sensitive location may be such a location or area whose irradiation with a high energy laser for a period of less than 5 seconds generally results in a critical condition of the vehicle. As a laser-sensitive point here is not to be understood only a geometric point on the vehicle, but a spatially extended area that is to be protected from irradiation by high-energy laser radiation. The sum of the laser-sensitive points of the vehicle is expediently limited to a maximum of 25% of the silhouettes of the vehicle visible from the laser source.
Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung des Lenkflugkörpers besteht darin, dass eine vom Laserstrahl beleuchtete Stelle des Fahrzeugs erkannt und diese lokalisiert wird. Ist die Position der Laserquelle bekannt, kann ein Abschattungskorridor berechnet werden und der Flugkörper kann innerhalb des Abschattungskorridors gehalten bleiben. Jedoch auch dann, wenn die Position der Laserquelle nicht bekannt ist, kann eine beleuchtete Stelle am Fahrzeug abgeschattet werden, insbesondere wenn der Lenkflugkörper relativ nahe am Fahrzeug gehalten wird. Beispielsweise fliegt der Lenkflugkörper direkt unter dem Fahrzeug und schattet die beleuchtete Stelle ab. Es ist insofern vorteilhaft, wenn die Position einer Leuchtstelle, an der der Laserstrahl das Fahrzeug trifft, bestimmt wird und der Lenkflugkörper in Abhängigkeit von der Position der Leuchtstelle gesteuert wird.A further possibility for controlling the guided missile is that a spot illuminated by the laser beam of the vehicle is detected and localized. If the position of the laser source is known, a shading corridor can be calculated and the missile can remain held within the shading corridor. However, even if the position of the laser source is not known, a lighted spot on the vehicle may be shaded, especially if the missile is held relatively close to the vehicle. For example, the missile flies directly under the vehicle and shadows the illuminated spot. It is advantageous in this case if the position of a lighting location at which the laser beam hits the vehicle is determined and the guided missile is controlled as a function of the position of the lighting location.
Eine Erkennung einer am Fahrzeug vom Laserstrahl beleuchteten Stelle ist besonders einfach von einem in der Nähe fliegenden Flugkörper, insbesondere dem Lenkflugkörper, möglich. Hierzu kann dieser einen auf das Fahrzeug ausgerichteten Sensor aufweisen, der zur Erkennung eines Laserleuchtflecks vorbereitet ist. Der Sensor sensiert die Leuchtstelle, an der der Laserstrahl das Fahrzeug trifft, und eine Steuereinheit, zweckmäßigerweise eine Steuereinheit des Lenkflugkörpers, bestimmt die Position der Leuchtstelle, beispielsweise relativ zu einer Position des Lenkflugkörpers und oder einer Referenzstelle des Fahrzeugs. Die Steuereinheit kann den Flug des Lenkflugkörpers nun so steuern, dass die Leuchtstelle auf dem Fahrzeug verschwindet. Die Leuchtstelle kann mit oder ohne Erkennung ihrer Relativposition zum Lenkflugkörper als Steuergröße, insbesondere als Regelgröße, zur Lenkung des Lenkflugkörpers verwendet werden. Ist die Leuchtstelle auf dem Fahrzeug erkennbar, so wird der Flug des Lenkflugkörpers so gesteuert, dass die Leuchtstelle verschwindet.Detecting a spot illuminated by the laser beam on the vehicle is possible in a particularly simple manner from a missile flying in the vicinity, in particular the guided missile. For this purpose, it can have a vehicle-oriented sensor which is prepared for the detection of a laser light spot. The sensor senses the illuminated location at which the laser beam hits the vehicle, and a control unit, suitably a control unit of the guided missile, determines the position of the lighting location, for example relative to a position of the missile and or a reference point of the vehicle. The control unit can now control the flight of the guided missile so that the illuminated spot disappears on the vehicle. The illuminated spot can be used with or without recognition of their relative position to the guided missile as a control variable, in particular as a controlled variable, for steering the missile. If the illuminated spot is recognizable on the vehicle, the flight of the guided missile is controlled so that the illuminated spot disappears.
Zweckmäßigerweise wird erkannt, ob die Leuchtstelle eine lasersensible Stelle des Fahrzeugs bedeckt. Die Erkennung kann von einer Steuereinheit des Lenkflugkörpers durchgeführt werden. Die Erkennung kann anhand von hinterlegten Sensibilitätsdaten des Fahrzeugs erfolgen. Wird eine lasersensible Stelle des Fahrzeugs beleuchtet, so wird der Flug des Lenkflugkörpers zweckmäßigerweise so gesteuert, dass die Leuchtstelle verschwindet. Ist die beleuchtete Stelle keine lasersensible Stelle, die Beleuchtung der Stelle führt also auch bei einer längeren Beleuchtung nicht zu einer kritischen Beschädigung der Stelle, so kann auf die Abschattung dieser ausreichend laserharten Stelle verzichtet werden. Der Lenkflugkörper kann so gesteuert werden, dass er eine andere – insbesondere lasersensitive – Stelle abschattet, er also zwischen der Laserquelle und dieser lasersensitiven Stelle verbleibt auch wenn diese nicht beleuchtet wird.Appropriately, it is detected whether the illuminated spot covers a laser-sensitive point of the vehicle. The detection can be performed by a control unit of the missile. The detection can be based on stored sensitivity data of the vehicle. If a laser-sensitive point of the vehicle is illuminated, the flight of the guided missile is expediently controlled so that the illuminated spot disappears. If the illuminated spot is not a laser-sensitive spot, the illumination of the spot does not lead to critical damage to the spot even with a longer illumination, so that shading of this sufficiently laser-hard spot can be dispensed with. The missile can be controlled so that it shaded another - especially laser-sensitive - spot, so it remains between the laser source and this laser-sensitive point even if it is not illuminated.
Zur Bestimmung der Position der beleuchteten Stelle auf dem Fahrzeug ist es vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit die Position der Leuchtstelle auf dem Fahrzeug anhand charakteristischer Bildmerkmale des Fahrzeugs bestimmt. Hierzu sind die charakteristischen Bildmerkmale zweckmäßigerweise zumindest teilweise in einer Datenbank hinterlegt, auf die die Steuereinheit Zugriff hat.For determining the position of the illuminated location on the vehicle, it is advantageous if a control unit determines the position of the lighting location on the vehicle on the basis of characteristic image features of the vehicle. For this purpose, the characteristic image features are expediently at least partially stored in a database to which the control unit has access.
Zum Schutz eines Lasersensors ist es vorteilhaft, wenn dieser auf einer der Laserquelle abgewandten Seite des Lenkflugkörpers angeordnet ist und beispielsweise nach oben ausgerichtet ist. Nach oben kann hierbei so verstanden werden, dass der Schwerpunkt der Aufnahmeausrichtung des Sensors in den oberen Halbraum gerichtet ist, dessen Zenit in entgegengesetzter Richtung zum Erdmittelpunkt liegt. Dies kann auch bei einem auf dem Erdboden in regulärer Parkstellung geparkten Lenkflugkörper sein Fall sein, sodass der Sensor auf der Oberseite des Lenkflugkörpers angeordnet ist. Der Lenkflugkörper kann das Fahrzeug von unten beobachten und auf Leuchtstellen überwachen.For the protection of a laser sensor, it is advantageous if this is arranged on a side facing away from the laser source side of the missile and, for example, is oriented upward. Upwards here can be understood that the center of gravity of the recording orientation of the sensor is directed into the upper half-space, whose zenith in the opposite direction to the center of the earth lies. This may also be the case with a guided missile parked on the ground in regular parking position, so that the sensor is arranged on top of the guided missile. The missile can observe the vehicle from below and monitor it for lighting.
Ein Schutz des Fahrzeugs durch den Lenkflugkörper kann von einer angreifenden Stelle aus erkannt und eine Steuerung des Laserstrahls kann entsprechend verändert werden. Beispielsweise wird der Laserstrahl in schneller Folge auf mehrere lasersensitive Stellen ausgerichtet, sodass an diesen Stellen jeweils eine große Menge Laserenergie deponiert wird. Durch die Trägheit des Lenkflugkörpers ist dieser eventuell nicht in der Lage, dem schnellen Zielwechsel zu folgen. Um dennoch einen ausreichenden Schutz des Fahrzeugs zu erreichen ist es vorteilhaft, wenn der Flug des Lenkflugkörpers so gesteuert wird, dass der Lenkflugkörper seinen Schatten auf mehrere zu schützende Stellen des Fahrzeugs so wirft, dass keine der Stellen länger als eine jeweils vorgegebene Zeitdauer vom Laserstrahl beleuchtet wird. So wird beispielsweise die Beleuchtung einer zweiten Stelle hingenommen, ohne dass der Lenkflugkörper zur Abschattung dieser zweiten Stelle gesteuert wird. Erst wenn diese zweite Stelle so lange beleuchtet wird, dass die vorgegebene Zeitdauer erreicht zu werden droht, so wird die Position des Lenkflugkörpers relativ zum Luftfahrzeug geändert und die zweite Stelle wird zu deren Abkühlung abgeschattet.A protection of the vehicle by the guided missile can be detected from an attacking point and a control of the laser beam can be changed accordingly. For example, the laser beam is aligned in rapid succession on several laser-sensitive points, so that in each case a large amount of laser energy is deposited. Due to the inertia of the guided missile, this may not be able to follow the rapid change of destination. Nevertheless, in order to achieve sufficient protection of the vehicle, it is advantageous if the flight of the missile is controlled so that the missile casts its shadow on several areas of the vehicle to be protected so that none of the points illuminated by the laser beam for more than a predetermined time duration becomes. For example, the lighting of a second location is accepted without the missile being controlled to shadow this second location. Only when this second location is illuminated so long that the predetermined time period threatens to be reached, the position of the missile relative to the aircraft is changed and the second location is shaded to cool it.
Die vorgegebene Zeitdauer kann von einer Lasersensibilität der Stellen abhängen, sodass die Zeitdauer desto größer ist, je laserhärter die betreffende Stelle ist. Die Zeitdauer kann auch von einer Laserleistung abhängen, die beispielsweise von einer Steuereinheit des Fahrzeugs berechnet wurde. Weiter kann die Zeitdauer von der Anzahl der in der Vergangenheit beleuchteten Stellen am Fahrzeug abhängig sein. Außerdem kann die vorgegebene Zeitdauer von einem Abstand der beleuchteten Stellen zueinander abhängig sein, sodass eine Wechseldauer, die ein Wechsel des Lenkflugkörpers von einer Abschattungsposition in die andere einnimmt, berücksichtigt wird. Des Weiteren kann die Zeitdauer von der Menge einer zuvor an dieser Stelle deponierten Laserenergie und einer Abkühlzeit abhängen. Wurden die Stellen bereits zuvor beleuchtet und die Abkühlzeit war gering, so ist die vorgegebene Zeitdauer kleiner, als wenn die Abkühlzeit größer gewesen ist.The predetermined amount of time may depend on a laser sensitivity of the locations, so that the longer the time the laser hardens the location in question, the greater the time duration. The time period may also depend on a laser power that has been calculated, for example, by a control unit of the vehicle. Further, the time period may be dependent upon the number of illuminated locations on the vehicle in the past. In addition, the predetermined period of time can be dependent on a distance of the illuminated locations from each other, so that an alternating duration, which assumes a change of the missile from one shading position to the other, is taken into account. Furthermore, the period of time may depend on the amount of laser energy previously deposited at that location and a cooling time. If the points have already been illuminated before and the cooling time was low, then the predetermined period of time is shorter than if the cooling time had been greater.
Beispielsweise wird eine bestrahlte Stelle am Fahrzeug bestimmt. Nun können eine Temperatur, eine deponierte Energiemenge, ein Beeinträchtigungsgrad und/oder dergleichen dieser Stelle bestimmt werden. Weiter kann eine Laserhärte der Stelle berücksichtigt werden, beispielsweise eine Zerstörungszeitdauer, ab der eine weitere Bestrahlung der Stelle zu einer Zerstörung der Stelle führt. Ferner kann eine Wechseldauer, die ein Wechsel der Abschattungsposition des Lenkflugkörpers von einer abgeschatteten zu einer bestrahlten Stelle dauert, bestimmt werden. In Abhängigkeit von einem oder mehreren der oben genannten Größen kann ein Wechselzeitpunkt bestimmt werden, an dem der Lenkflugkörper an eine neue Abschattungsposition gesteuert wird. Zum Wechselzeitpunkt wird der Flugkörper nun an die neue abzuschattende Stelle dirigiert.For example, an irradiated point on the vehicle is determined. Now, a temperature, a deposited amount of energy, a degree of deterioration and / or the like of this location can be determined. Furthermore, a laser hardness of the site can be taken into account, for example a destruction period from which further irradiation of the site leads to destruction of the site. Furthermore, an alternating duration, which takes a change in the shading position of the guided missile from a shadowed to an irradiated point, can be determined. Depending on one or more of the above variables, a changeover time may be determined at which the missile is controlled to a new shading position. At the time of change, the missile will now be directed to the new location to be shaded.
Es ist vorteilhaft, wenn der Flug des Lenkflugkörpers so gesteuert wird, dass ein Flugkörperschatten von der momentan beschatteten Stelle zu einer momentan bestrahlten Stelle wechselt in Abhängigkeit von einer Abkühldauer der momentan beschatteten Stelle. Weiter kann zweckmäßigerweise eine Laserhärte beziehungsweise Beschädigungszeit der momentan bestrahlten Stelle und eine Wechseldauer, die das Bewegen des Schattens zwischen den Stellen dauert, berücksichtigt werden.It is advantageous if the flight of the guided missile is controlled such that a shadow of the missile changes from the momentarily shaded point to a momentarily irradiated point as a function of a cooling time of the momentarily shaded point. Furthermore, it is expedient to take into account a laser hardness or damage time of the point currently irradiated and an alternating duration which takes the movement of the shadow between the points.
Eine weitere Möglichkeit der Abschattung besteht darin, dass der Lenkflugkörper ein Abschattungsmittel ausstößt. Ein solches Abschattungsmittel kann Rauch, Flitterelemente oder dergleichen umfassen. Das Abschattungsmittel wird zweckmäßigerweise zusätzlich zum Antriebsabgas des Lenkflugkörpers ausgestoßen, sodass der Ausstoß unabhängig von einer Schubsteuerung des Lenkflugkörpers sein kann. Hierfür umfasst der Lenkflugkörper zweckmäßigerweise eine Abschattungsmitteldüse, die zusätzlich zur Triebstrahlöffnung vorhanden ist.Another possibility of shading is that the guided missile ejects a shading means. Such a shading means may include smoke, flicker elements or the like. The shading means is expediently ejected in addition to the drive exhaust gas of the missile, so that the ejection can be independent of a thrust control of the missile. For this purpose, the guided missile expediently comprises a shading means nozzle, which is provided in addition to the engine jet opening.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Flug des Lenkflugkörpers so gesteuert wird, dass das ausgestoßene Abschattungsmittel eine vorbestimmte, lasersensitive Stelle des Fahrzeugs zumindest teilweise abschattet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Abschattungsmittel in Abhängigkeit von der Position einer Leuchtstelle auf dem Fahrzeug und der Position des Lenkflugkörpers ausgestoßen wird. Liegt beispielsweise die Leuchtstelle hinter dem Lenkflugkörper, sodass eine Abschattung durch den Lenkflugkörper durch eine Abbremsung des Lenkflugkörpers erreicht werden muss, so kann zunächst das Abschattungsmittel ausgestoßen werden, um eine Abschattung zusätzlich oder bereits früher zu erreichen bevor der Lenkflugkörper mit seinen festen Strukturen die Abschattung dieser Stelle beginnen kann.Further, it is advantageous if the flight of the missile is controlled so that the ejected shading shadows a predetermined, laser-sensitive point of the vehicle at least partially. In particular, it is advantageous if the shading means is ejected as a function of the position of a lighting spot on the vehicle and the position of the guided missile. For example, if the lighting point behind the missile so that shading must be achieved by the missile by a deceleration of the missile, so the shading means can be first ejected to achieve shading in addition or earlier before the missile with its solid structures, the shading of this Job can begin.
Bei Verwendung von Flitterelementen ist es vorteilhaft, wenn diese eine retroreflektierende Eigenschaft haben. Der Laserstrahl wird an den Flitterelementen in entgegengesetzte Richtung reflektiert, sodass ein Teil der Laserstrahlung auf die Laserquelle zurückgeworfen wird. Deren Funktion kann hierdurch beeinträchtigt werden.When using tinsel elements, it is advantageous if they have a retroreflective property. The laser beam is reflected at the bauble elements in the opposite direction, so that a part of the laser radiation is reflected back to the laser source. Their function can be impaired as a result.
Um eine schnelle Manövrierfähigkeit für eine schnelle Abschattung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Lenkflugkörper ein Bremsmittel, wie eine Bremsklappe oder ein Bremssegel, zum Verringern der Fluggeschwindigkeit aufweist. Dieses wird zweckmäßigerweise während des Fluges ausgefahren und bremst den Lenkflugkörper in Abhängigkeit von dem Ausfahrgrad ab. Die Fluggeschwindigkeit kann zugig verringert und ein Rückfallen des Lenkflugkörpers schnell erreicht werden. In order to achieve fast maneuverability for rapid shadowing, it is advantageous if the missile has a braking means, such as a brake flap or a brake sail, for reducing the speed of flight. This is expediently extended during the flight and brakes the missile depending on the degree of extension. The airspeed can be draughty reduced and a falling back of the missile can be reached quickly.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Flugkörper nach seinem Start ein Abschattungselement ausfährt und hierdurch seine Schattenfläche vergrößert, insbesondere auf das zumindest 1,5-fache der Abschattungsfläche des Lenkflugkörpers beim Start. Hierdurch können Ungenauigkeiten bei der Flugsteuerung des Lenkflugkörpers ausgeglichen werden und/oder es können mehrere lasersensitive Stellen zugleich abgeschattet werden.Moreover, it is advantageous if the missile extends after its launch a shading element and thereby increases its shadow area, in particular to at least 1.5 times the shading surface of the missile at the start. As a result, inaccuracies in the flight control of the missile can be compensated and / or it can be shadowed several laser-sensitive points at the same time.
Zur Störung der Funktion der Laserquelle ist es außerdem vorteilhaft, wenn Lenkflugkörper einen Reflektor aufweist, insbesondere einen Retroreflektor. Der Reflektor kann beispielsweise auf einem Abschattungselement abgeordnet sein, das nach dem Start des Lenkflugkörpers ausgefahren wird.To disrupt the function of the laser source, it is also advantageous if the missile has a reflector, in particular a retroreflector. The reflector may for example be seconded to a shading element, which is extended after the start of the missile.
Außerdem ist die Erfindung gerichtet auf einen Lenkflugkörper zum Schützen eines Fahrzeugs vor einem Angriff durch einen Laserstrahl. Um einen wirkungsvollen Schutz des Fahrzeugs vor dem Angriff zu erreichen, umfasst der Lenkflugkörper erfindungsgemäß ein Sensorsystem zum Sensieren von Laserstrahlung des Laserstrahls und eine Steuereinheit, die dazu vorbereitet ist, den Lenkflugkörper in den Laserstrahl hineinzufliegen und das Fahrzeug vor dem Laserstrahl abzuschatten. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit auch dazu vorbereitet, den Schatten des Lenkflugkörpers auf dem Fahrzeug zu halten.In addition, the invention is directed to a missile for protecting a vehicle from attack by a laser beam. In order to achieve effective protection of the vehicle from attack, the guided missile according to the invention comprises a sensor system for sensing laser radiation of the laser beam and a control unit which is prepared to fly the guided missile into the laser beam and to shadow the vehicle from the laser beam. Conveniently, the control unit is also prepared to keep the shadow of the missile on the vehicle.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in einigen abhängigen Ansprüchen zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden, insbesondere bei Rückbezügen von Ansprüchen, sodass ein einzelnes Merkmal eines abhängigen Anspruchs mit einem einzelnen, mehreren oder allen Merkmalen eines anderen abhängigen Anspruchs kombinierbar ist. Außerdem sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination sowohl mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaften der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und funktionale Vorrichtungsmerkmale auch als entsprechende Verfahrensmerkmale.The description of advantageous embodiments of the invention given so far contains numerous features that are summarized in several dependent claims in several groups. However, these features may conveniently be considered individually and grouped together into meaningful further combinations, in particular when reclaiming claims, so that a single feature of a dependent claim can be combined with a single, several or all features of another dependent claim. In addition, these features can be combined individually and in any suitable combination both with the method according to the invention and with the device according to the invention according to the independent claims. Thus, process features can also be formulated formally as properties of the corresponding device unit and functional device features also as corresponding process features.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings. The embodiments serve to illustrate the invention and do not limit the invention to the combination of features specified therein, not even with respect to functional features. In addition, suitable features of each embodiment may also be explicitly considered isolated, removed from one embodiment, incorporated into another embodiment to complement it, and / or combined with any of the claims.
Es zeigen:Show it:
Das Lasersystem
Anstelle des Hochenergielasersystems
Zum Schützen des Fahrzeugs
Aus den geometrischen Daten des Laserstrahls
Sowohl für die Abschattung als auch für eine Bekämpfung der Laserquelle
Die Erkennung des Laserstrahls
Für den Fall, dass der Laserstrahl
Zum Schutz des Luftfahrzeugs wird nun zumindest ein Flugkörper
Zum Halten des Flugkörpers
Eine Alternative oder zusätzliche Möglichkeit besteht darin, dass der Flugkörper
Gerade bei einem Flugkörper
Eine zusätzliche oder alternative Methode zum Abschatten des Fahrzeugs
Die im Folgenden beschriebenen Verfahren können mit dem Lenkflugkörper
Weiter sind in der Steuereinheit
Bei dem in
Anhand der Darstellung aus
Der Flug des Lenkflugkörpers
Verändert sich die Position des Leuchtflecks
Nun schützt der Flugkörper
Allerdings ist es Ausstoßen von Abschattungsmittel
Zur Beschleunigung dieses Bremsvorgangs ist der Flugkörper
In einem weiteren Verfahren werden mehrere Flugkörper
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Fahrzeugvehicle
- 44
- Landschaftlandscape
- 66
- Lasersystemlaser system
- 88th
- Laserstrahllaser beam
- 1010
- Laserquellelaser source
- 1212
- Flugkörpermissile
- 1414
- Flugkörpermissile
- 1616
- Sensorsystemsensor system
- 1818
- Sensorsensor
- 2020
- Steuereinheitcontrol unit
- 2222
- Kanistercanister
- 2424
- Steuereinheitcontrol unit
- 2626
- Sensorsensor
- 2828
- AbschattungskorridorAbschattungskorridor
- 3030
- lasersensitive Stellelaser-sensitive point
- 3232
- lasersensitive Stellelaser-sensitive point
- 3434
- AbschattungskorridorAbschattungskorridor
- 3636
- AbschattungskorridorAbschattungskorridor
- 3838
- Leuchtfleckspot
- 4040
- Abschattungselementshading
- 4242
- Leuchtfleckspot
- 4444
- Leuchtfleckspot
- 4646
- Abschattungsmittelshading
- 4848
- Bremsklappeairbrake
Claims (15)
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|
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