DE19611209C2 - Verfahren zur Positionsbestimmung von Objekten, nämlich mobilen Übungsteilnehmern einer Gefechtsübung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfähren zur Positionsbestimmung von Objekten, nämlich mobilen Übungsteilnehmern einer Gefechtsübung, wobei die beweglichen Objekte einen optoelektronischen Empfänger sowie eine Datenfunkeinrichtung aufweisen.

Gefechtsfeldsimulatoren und Gefechtsfeldübungen zum reali­ tätsnahen Trainieren bestimmter taktischer Situationen auch unter Zuhilfenahme von Computerdarstellungen sind bekannt. Hier werden beispielsweise real im Gelände übende Truppen, deren Aufgaben und Bewegungen mit von einem Rechner simulier­ ten Truppen- oder Gefechtsfahrzeugen gekoppelt, um auf diese Weise Nachbarn und Gegner darzustellen. Bei bekannten Einrichtungen können die real Übenden zwar die Wirkung befreundeter oder gegnerischer Truppen spüren, diese jedoch nicht visuell wahrnehmen und unterstützen oder bekämpfen.

Es ist daher notwendig für die wirksame Führung und Auswertung einer Gefechtsübung, eine genaue und ständige Positionsbestimmung von Waffensystemen, Fahrzeugen, Einrichtungen sowie Anlagen und Personen der beteiligten Parteien und sonstiger Leitungsorgane vorzunehmen und diese Positionsbestimmungsdaten zu einer Gefechtsleitzentrale zu übertragen, so daß die Wirkungen und Gefechtsaktivitäten einerseits nachvollzogen werden können und andererseits jederzeit ein genauer Überblick darüber besteht, welche der beweglichen Objekte sich in bestimmten vorgegebenen Bereitstellungsräumen, Unterständen oder Gebäuden aufhalten.

Um dieses Problem zu lösen, ist es bekannt, eine Positions­ bestimmung der mobilen Objekte dadurch vorzunehmen, daß diese mit GPS-Empfängern ausgerüstet sind und über eine Datenfunk­ einrichtung verfügen, welche in der Lage ist, die jeweiligen Positionsdaten an die Gefechtsleitzentrale zu senden.

Diese bereits vorgeschlagene Technik kann jedoch die vor­ stehenden Anforderungen nur unzulänglich erfüllen. Eine Positionsbestimmung ist dann nicht möglich, wenn sich die betreffenden Objekte, z. B. Fahrzeuge oder Übungsteilnehmer, in dichten Wäldern, in Gebäuden oder Unterständen befinden. Dies führt dann zu einer lückenhaften Darstellung von Kräften und Gefechtshandlungen, fehlerhaften Ausfallberechnungen der Wirkungssimulation sowie einer mangelhaften Darstellung bei der Übungsbesprechung.

Aus der US-PS 54 20 594 A ist ein Multimode-Positionsbe­ stimmungsverfahren bekannt, wobei dort die Positionsgenauig­ keit unter Anwendung des sogenannten differentiellen GPS, die bis zu 5 m betragen kann, erhöht werden soll. Durch den Rückgriff auf ein DGPS-Verfahren kann in an sich bekannter Weise die durch Zeitbasisverschiebung des Satellitensystembe­ treibers bewußt hervorgerufene Ungenauigkeit bei der Auswer­ tung der Satellitensignale rückgängig gemacht bzw. eliminiert werden. Die Auswertung eines DGPS-Signals setzt jedoch dessen Empfang bzw. die Empfangbarkeit voraus. In dem Falle, wenn das empfangene GPS-Signal als nicht gültig bestimmt wurde, muß dann gemäß der zitierten US-PS auf ein sogenanntes Fahrzeug-Detektionssystem umgeschaltet werden, das auf der Basis von Hochfrequenzortung mittels entsprechender Hochfrequenzbaken realisiert wird. Die Problematik der Unmöglichkeit des Erfassens der Position von Gefechtsteilnehmern, wenn diese sich in elektromagnetisch ab­ geschirmten Räumen, Unterständen oder dergleichen befinden, ist in der US-PS 54 20 594 A nicht angesprochen.

Beim Positionsbestimmungssystem für ein Fahrzeug nach US-PS 48 15 840 weist ein mobiler Roboter eine Vielzahl von Sensoren auf, die mit entsprechenden Baken zusammenwirken, um hochgenau Bewegungsrichtung und Abstand angeben zu können. Konkret sind Baken gezeigt, welche Infrarotquellen aufweisen. Die Baken wirken mit infrarotempfindlichen Empfängern des mo­ bilen Roboters zusammen, um dessen Bewegung in gewünschter. Weise zu steuern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein, ausgehend vom Stand der Technik weiterentwickeltes Verfahren zur Positionsbestim­ mung von beweglichen Objekten, nämlich mobilen Übungsteil­ nehmern einer Gefechtsübung anzugeben, welches eine exakte Erfassung von Gefechtsdaten, jederzeit und unabhängig von der momentanen Betriebsmöglichkeit einer Datenfunkeinrichtung, gewährleistet, so daß mindestens eine zeitnahe Rekonstruktion der Gefechtsdaten dann möglich wird, wenn die Datenfunkein­ richtung wieder aktiviert werden kann. Darüber hinaus soll mit dem zu schaffenden Verfahren eine Erhöhung der Ortsauflösung bei der Positionserfassung beweglicher Objekte, insbesondere in Räumen oder Unterständen erreicht werden.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt gemäß Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweck­ mäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Dem Grundgedanken der Erfindung folgend, besteht das erfin­ dungsgemäße Verfahren zur Positionsbestimmung von beweglichen Objekten, nämlich mobilen Übungsteilnehmern einer Gefechtsfeldübung darin, an ausgewählten Standorten z. B. Häusern, Unterständen, problematischen Geländeabschnitten freiprogrammierbare optoelektronische Sender vorzusehen, wobei diese Sender in einem vorgegebenen Bereich zweckmäßigerweise als Rundumstrahler wirkend, eine Senderlage- und Realzeitinformation laufend abstrahlen. Ergänzend besteht die Möglichkeit, daß die abgestrahlten Informationen eine Gebäude-, Raum- oder Stockwerkkennung umfassen.

In dem Fall, wenn einer der mobilen Übungsteilnehmer, dies kann z. B. ein Gefechtsfahrzeug oder eine kämpfende Person sein, in den Wirkungsbereich des jeweiligen optoelektronischen Senders eintritt, dann wird der am jeweils beweglichen Objekt befestigte optoelektronische Empfänger in die Lage versetzt, die gesendeten Daten bezogen auf die Lage- und Realzeitinformation zu empfangen, diese zu verarbeiten und mittels einer an sich bekannten Datenfunkeinrichtung hin zu einer Gefechtsleitzentrale zu übertragen.

Erfindungsgemäß sind die freiprogrammierbaren optoelektro­ nischen Sender als stromversorgungsseitig autarke Baugruppen ausgebildet und an solchen Orten und/oder Räumen vorgesehen, die vollständig oder teilweise elektromagnetisch abgeschirmt sind, d. h. vorzugsweise dort, wo ein Empfang von GPS-Satel­ litensignalen nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.

Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung, können als Empfänger am beweglichen Objekt vorgesehene Duellsimulator­ systeme, z. B. AGDUS, verwendet werden. In diesem Falle ist der Frequenzbereich des optoelektronischen Senders auf denjenigen des Duellsimulatorsystems abgestellt.

Vorzugsweise senden die optoelektronischen Sender eine Lage- oder Positionsinformation über den Ort des installierten Senders in UTM-Koordinaten und eine Realzeit, z. B. MEZ. Ergänzend besteht die Möglichkeit des kodierten Sendens einer Information darüber, in welchem Stockwerk, Gebäude oder Gebäudeteil sich der jeweilige Sender befindet.

Die optoelektronischen Sender arbeiten vorzugsweise im gepulsten Betrieb und strahlen eine Leistung ab, die ausreicht, um im betreffenden Raum befindliche Empfänger zu aktivieren.

Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung kann verfah­ rensseitig eine Aktualisierung, Ergänzung oder Korrektur der Positionsbestimmung durch GPS mit der Positions- bzw. Lage­ bestimmung durch die speziellen optoelektronischen Sender vorgenommen werden, so daß bei Ausfall oder nicht aus­ reichender Positionsbestimmung mittels GPS exakte Daten über den jeweiligen Aufenthaltsort des bzw. der beweglichen Objekte ermittelt und zur Gefechtsleitzentrale übertragen werden können.

In dem Falle, in dem bestimmte Waffenwirkungen simuliert werden sollen, kann die Anzahl der beweglichen Objekte, die sich im Wirkungsumkreis befinden, exakt ermittelt und damit das Ergebnis der Wirkungssimulation mit ausreichender Genauigkeit und in kurzer Zeit erhalten und zur weiteren Auswertung bereitgestellt werden.

Es liegt im Sinne der Erfindung, daß die beweglichen Objekte Kettenfahrzeuge, Radfahrzeuge oder Personen sein können, die, wie bereits erwähnt, an sich bekannte optoelektronische Empfänger von Duellsimulatorsystemen aufweisen, die in der Lage sind, die Sendedaten des Standort-Realzeitlasersenders zu empfangen und zu verarbeiten.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Position und/oder die Aufenthaltsdauer der beweglichen Objekte in einem elektromag­ netisch abgeschirmten Raum mittels eines am beweglichen Objekt befindlichen Speichers so lange zwischengespeichert wird, bis eine erneute Kommunikation mit der Datenfunkein­ richtung möglich ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß zurückliegende Aufenthaltszeiträume und Bewegungen, z. B. in Häusern, zu einem späteren Zeitraum, jedoch zeitnah am Geschehen rekonstruiert werden können.

Ergänzend besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung durch in Häusern oder Räumen angeordnete Bewegungsmelder und/oder Videotechnik zu ergänzen.

Alternativ kann an Stelle optoelektronischer Sender bzw. Empfänger auch ein Einsatz von Ultraschall- oder HF-Sender- Empfänger-Baugruppen erfolgen. Die Vorteile der Verwendung von Lasersendern/-empfängern liegen jedoch in der Tatsache, daß bereits teilnehmerseitig vorhandene Ausrüstungen mitgenutzt werden können.

Alles in allem gelingt es mit der Erfindung, Gefechtsdaten auch in kritischen Geländeabschnitten z. B. beim Orts- oder Waldkampf zu erfassen, so daß in optimaler Weise eine Gefechtsführung und -simulation durch die exakte Kenntnis des Aufenthaltsortes der jeweiligen Objekte, die an der Übung beteiligt sind, möglich wird.

Die Erfindung gestattet in wirksamer Weise eine Positions­ bestimmung in solchen Standorten, z. B. Häuser und Unterstände, bei denen aufgrund der nur bedingt oder nicht zu empfangenden Satellitensignale eines GPS-Systems die Standortbestimmung mobiler Übungsteilnehmer auf der Basis der bekannten GPS-Daten nur bedingt oder nicht durchführbar ist.

Besondere Vorteile ergeben sich beim Einsatz von Infanterie im Orts- und/oder Waldkampf dergestalt, daß die Daten der beteiligten Truppen jeweils aktuell und zeitnah zu einer Gefechtsleitzentrale übermittelt werden können. Vorzugsweise werden optische Schnittstellen bzw. optische Empfänger an sich bekannter Duellsimulatoren genutzt, die in der Lage sind, von außen erhaltene zusätzliche optische z. B. Laserinformationen zu empfangen und zu verarbeiten. Die Verarbeitung erfolgt derart, daß der Standort des mobilen Teilnehmers vorzugsweise in UTM-Koordinaten aufgrund des Standortes des jeweiligen optoelektronischen Senders auch bei Ausfall der Positionsbestimmung durch GPS durch eine mobile Teilnehmereinheit ermittelbar ist, wobei weiterhin der ermittelte Standort als augenblicklicher Standort des mobilen Teilnehmers bzw. Objektes an die Gefechtsleitzentrale übertragbar ist.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.

Die Figur zeigt die prinzipielle Anordnung von freiprogram­ mierbaren optoelektronischen Sendern in ausgewählten Abschnitten und/oder Räumen eines Gefechtsübungsfelds.

Das in der Figur gezeigte bewegliche Objekt 1 ist beispiels­ weise ein Gefechtsfahrzeug oder ein Übender.

Das bewegliche Objekt 1 besitzt einen optoelektronischen Empfänger sowie eine Datenfunkeinrichtung, mit deren Hilfe eine Kommunikation zur Gefechtsleitzentrale 2 möglich ist. Der Empfänger sowie die Datenfunkeinrichtung bilden eine Teilnehmereinheit 3 des mobilen Übungsteilnehmers 1. Als optoelektronischer Empfänger der Teilnehmereinheit 3 kann beispielsweise ein Duellsimulationssystem AGDUS verwendet werden.

Dieses System ermöglicht z. B. eine Schußsimulation, wobei ein Schießender einen Schuß auslöst und über dekodiertes Laser­ licht dem Getroffenen mitgeteilt wird, wer der Schießende war und welche Munitionssorte verwendet wurde.

Aufgrund von Laserreflektoren als Ziel kann der Schießende zusätzlich die Entfernung zum Ziel und die Trefferlage bestimmen. Der Schießende meldet dann über eine Daten­ funkeinrichtung an ein übergeordnetes Netz seine eigene Identifizierung, den Schußzeitpunkt, Informationen über Treffer und Fehlschuß sowie die verwendete Munitionssorte. Der Getroffene berechnet seinen Ausfall und meldet diesen ebenfalls an ein übergeordnetes Netz in Verbindung mit dem Ausfallzeitpunkt, dem Verursacher, der Munition, der Ausfall­ art, der Richtung, aus der der Schuß kam, und dem AGDUS- Identifier des Schießenden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figur ist symbolisch die Anordnung von optoelektronischen Sendern 4 innerhalb und außerhalb in der Nähe von Gebäuden gezeigt.

Die Anordnung von optoelektronischen Sendern 4, nachfolgend auch als Standortlasersender bezeichnet, ist für die Aus­ wertung von Gefechtsübungen im Orts- und Häuserkampf von Vorteil, da sowohl die aktuellen Standorte der einzelnen beweglichen Objekte 1 ständig ermittelbar sind und zum anderen Wirkungssimulationen (Wirksim) durchgeführt werden können. Durch die Anordnung von optoelektronischen Sendern 4 im unmittelbaren Umfeld von z. B. Häusern an Stellen 4.1 kann das Annähern oder Entfernen von beweglichen Objekten 1 registriert werden.

Im Falle von Häusern 5 mit mehreren Stockwerken sind opto­ elektronische Sender 4.2 bis 4.4 in jedem Stockwerk ein­ schließlich des Dachbereichs vorgesehen.

Die optoelektronischen Sender 4 bis 4.4. besitzen vorzugsweise eine Rundstrahlcharakteristik und arbeiten im Pulsbetrieb.

Die Stromversorgung der optoelektronischen Sender 4 erfolgt autark, z. B. über solarzellengepufferte Akkumulatoren, so daß sich der Wartungsaufwand reduziert und die Betriebszuverläs­ sigkeit der gesamten Vorrichtung erhöht.

In dem Falle, wenn ein mobiler Teilnehmer 1 in den Wirkungs­ bereich eines Standortlasersenders 4 gelangt, empfängt die Teilnehmereinheit 3, speziell der jeweilige optoelektronische Empfänger die Senderlage- und gegebenenfalls die Realzeitin­ formationen und zusätzliche Kennungen, so daß die momentane Position des Teilnehmers ermittelbar ist. Die empfangenen Informationen werden dann über die in der Teilnehmereinheit 3 integrierte Datenfunkeinrichtung zur Zentrale 2 übertragen.

Dann, wenn eine Datenfunkkommunikation zur Gefechtsleit­ zentrale z. B. aufgrund elektromagnetischer Abschirmung nicht möglich ist, speichert ein in der Teilnehmereinheit 3 ange­ ordneter Speicher die Senderlage- und Realzeitinformationen zumindest so lange, bis eine ungestörte Datenkommunikation fortgesetzt oder wieder aufgenommen werden kann. Mittels dieser Maßnahme ist gewährleistet, daß zeitnah eine Rekon­ struktion des Aufenthaltsorts und der Aufenthaltszeit des jeweiligen beweglichen Objekts mittels eines Computersystems errechnet werden kann.

Gemäß einem weiteren in der Figur gezeigten Beispiel ist ein Standortlasersender 4 in einem Unterstand 6, der sich im Gelände befindet, angeordnet. Die Wirkungsweise des betreffenden Standortlasersenders in Verbindung mit dem im Unterstand befindlichen beweglichen Objekt 1 ist analog wie oben beschrieben.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel besitzen die Standortlaser­ sender einen Zeitempfänger, z. B. einen sogenannten DCF-Modul, so daß ausgehend von einem zentralen Zeitnormal eine jeweils exakte Realzeitinformation gesendet und vom jeweiligen optoelektronischen Empfänger des betreffenden beweglichen Objektes empfangen werden kann.

Claims (3)

1. Verfahren zur Positionsbestimmung von Objekten, nämlich mobilen Übungsteilnehmern einer Gefechtsübung, wobei die beweglichen Objekte einen optoelektronischen Empfänger sowie eine Datenfunkeinrichtung aufweisen, gekennzeichnet durch

• 1. Anordnen von frei programmierbaren optoelektronischen Sendern in Abschnitten und/oder Räumen und/oder Unter­ ständen des Gefechtsübungsfelds mit eingeschränkter oder nicht vorhandener GPS-Empfangsmöglichkeit oder elektro­ magnetischer Abschirmung, wobei die optoelektronischen Sender im Frequenzbereich der optoelektronischen Empfänger mindestens die Position des Senders und Echtzeitinformationen laufend mit geringer Intensität und geringer lokaler Reichweite abstrahlen;
• 2. Empfangender jeweiligen Position des Senders und Echtzeitinformationen von einem in den Sendebereich gelangenden beweglichen Objekt mit Hilfe des am beweglichen Objekt vorhandenen optoelektronischen Empfängers, Bestimmen der momentanen Position und Übertragen der derart bestimmten Objektposition über die Datenfunkeinrichtung zu einer Gefechtsleitzentrale, wobei die Position und/oder Aufenthaltsdauer des jeweiligen beweglichen Objektes in einem elektromagnetisch abgeschirmten Raum mittels eines Speichers so lange zwischengespeichert wird, bis eine erneute Kommunikation mittels der Datenfunkeinrichtung möglich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als optoelektronische Sender ein rundumstrahlender Lasersender und als optoelektronischer Empfänger ein an sich bekannter Empfänger eines Duellsimulationssystems eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Gebäuden mit einer Vielzahl von Räumen und Stockwerken in jedem Stockwerk und/oder Raum Sender angeordnet sind, welche zusätzlich eine Raum- oder Stockwerkkennung optoelektronisch ausstrahlen.