DE3116586A1 - Verfahren zum ermitteln von geschuetzstandorten - Google Patents

Description

• Verfahren zum Ermitteln von Geschützstandorten
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Geschützstandorten von Meßorten aus, deren Entfernungen voneinander in der Größenordnung der Entfernung zum Geschütz sind und im Kilometerbereich liegen, mittels Laufzeitauswertung von an den Meßorten empfangenen Niiudungsknallen.
• Aufgabe jeder Artillerieaufklärung ist es, der eigenen Truppenführung Unterlagen über Gliederung und Stärke eines Feindes zu liefern. Durch Zielortung und Gefechtsfeldüberwachung erhält man einen Überblick über die momentane Lage und kann darüber hinaus Rückschlüsse auf evtl. feindliche Absichten ziehen. Dabei haben Verfahren der akustischen Aufklärung für die Ortung von Geschütz stellungen eine zunehmende Bedeutung erlangt, insbesondere für Kämpfe bei Sichtbehinderung. Selbst gut getarnte Geschütze verraten sich bekanntlich durch ihren nicht vermeidbaren Miindungsknall. Die Ausnutzung dieses Knalles zur Ortung des Geschützes bringt den Vorteil, daß man den Knall akustisch passiv ausmachen kann, ohne sich selbst verraten zu müssen.
• Ein sogenanntes Schallmeßsystem zur Ermittlung der Standorte von Geschützen ist in Mathematische Me- thoden der Schallortung" von K. Nixdorff, 1. Auflage, Braunschweig: Vieveg, 1977, beschrieben. Der Mündungsknall wird von Einzelmikrophonen, die an mehreren Meßorten aufgestellt sind, empfangen, sein zeitlicher Schalldruckverlauf an eine Zentrale übertragen und dort als "Knallbild" aufgezeichnet. Abhängig von unterschiedlichen Laufzeiten, die der Knall benötigt, um zu den einzelnen Meßorten zu gelangen, wird der Standort des Geschützes bestimmt, indem Laufzeitdifferenzen zwischen zwei Meßorten durch Aufsuchen homologer Punkte auf den Knallbildern ermittelt werden. Der geometrische Ort für Schallquellen, deren Laufzeitdifferenzen zwischen zwei Meßorten jeweils gleich sind, ist der Ast einer Hyperbel. Zur Standortbestimmung benötigt man mindestens drei fikrophone, um zwei unabhängige Hyperbeln bestimmen zu können, deren Schnittpunkt den Standort des Geschützes liefert.
• Die Registrierung der Knallbilder zur Auswertung erfolgt z.B. auf einem Papierstreifen oder Film. Um nur interessierende Schallereignisse aufzuzeichnen und auszuwerten, wird ein erfahrener Beobachter, ein sogenannter Vorwarner, zwischen den Meßorten und der feindlichen Linie eingesetzt, der nach Gehör das Einschalten der Registriergeräte veranlaßt, da aus Nachschubgründen eine ständige Registrierung aller bei den Meßorten ankommenden Geräusche nicht tragbar ist.
• Eine besondere Schwierigkeit des beschriebenen Schallmeßsystems liegt darin, daß aus den als meterlangen Diagrammen vorliegenden Schalldruckverläufen der aufgezeichneten Schallereignisse zu allererst offenbar zueinandergehörende" Knallbilder aufgefunden werden müssen. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich, wenn zum Zwecke der eigentlichen Laufzeitermittlung innerhalb der als zusammengehörig vermuteten Knallbilder homologe Punkte aufgefunden werden müssen. Die gnallbilder an den Meßorten sind abhängig von den unterschiedlichen Ausbreitungsbedingungen des Knalls sehr unterschiedlich verformt, sei es durch Wettereinflüsse - Wind, Böen, Turbulenzen - oder durch unterschiedliche Ausbreitungswege (Luftschichtungen), so daß eine richtige gegenseitige Zuordnung der Knallbilder einer gemeinsamen Schallquelle außerordentlich schwierig sein kanne Insbesondere das Windfeld sorgt für einen unterschiedlichen zeitlichen Verlauf des an den verschiedenen Meßorten empfangenen Knalls.Das Windfeld ist ein Wirbelfeld mit unregelmäßig verteilten Wirbeln, deren Durchmesser bis zu 1000 m und größer sind und deren Windgeschwindigkeitsschwankungen mehrere Meter pro Sekunde betragen können. Daraus ergibt sich nach der oben genannten Literaturstelle eine Dimensionierungsvorschrift für die geringste Entfernung zwischen zwei Meßorten von mindestens 1500 m entsprechend einer Laufzeitdifferenz von ca.
• 5 s, andernfalls wird die Genauigkeit der Aufklärung zu gering.
• Eine weitere Schwierigkeit bei der Auswertung besteht in der Verwechslungsmöglichkeit zwischen Höhenschallstrahlen und Bodenschallstrahlen. Der Knall kann sich einerseits längs des Bodens vom Geschütz zum Meßort ausbreiten - man spricht dann von Bodenschallstrahlen - und/oder andererseits über Reflexionen oder Beugungen an Schichtungen der Atmosphäre - man spricht dann von Höhenschallstrahlen. Die Länge der Ausbreitungswege, die der Scnall zurücklegt, und die Ausbreitungsgeschwindigkeiten längs dieses Weges sind unterschiedlich, wobei auch berücksichtigt werden muß, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit mit abnehmender Dichte der Atmosphäre größer wird, so daß durchaus die Laufzeiten für beide Ausbreitungswege vom Geschütz zum gleichen Meßort von gleicher Größe sein können. Betrachtet man die Knallbilder auf den Diagrammen der verschiedenen Meßorte, so ist bei der Auswertung eine Verwechslung zwischen Boden- und Höhenschallstrahlen derselben Schallquelle nicht auszuschließen, bzw.
• eine Trennung a priori häufig nicht möglich.
• Bei einer Auswertung, vor allem von Höhenstrahlen, führen Windrichtung und -stärke, Wirbel und Unstetigkeitsflächen in der Atmosphäre zu Fehlern bei der Standortbestixmung. Da diese Einflüsse bei der Höhenschallstrahlung kaum erfaßbar und rechnerisch nur unzulänglich auswertbar sind, erfolgt die Auswertung möglichst an Bodenschallstrahlen, da hier die Auswirkungen der Wettereinflüsse besser erfaßbar und damit mathematisch zu berücksichtigen sind.
• Um die Ortungsgenauigkeit durch Mittelung verbessern zu können, werden vier oder mehr Mikrophone an unterschiedlichen Meßorten aufgestellt. Der Auswerter in der Zentrale kann an der Form und Größe eines errechneten Fehlervielecks abschätzen, ob alle ausgewerteten Knallbilder von Bodenschallstrahlen stammen.
• In jedem Falle sind umfangreiche geodätische Vermessungsarbeiten für nun mindestens vier Meßorte erforderlich, da die Genauigkeit der Positionsbestimmung der vier und mehr Meßorte unmittelbar in die Bestimmung der Hyperbeln und deren Schnittpunkte eingeht. Lange Auswertezeiten erschweren ein sofortiges taktisches Reagieren.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Zuordnung und Auswertung der an den Meßorten empfangenen Schallereignisse unabhängig von Wettereinflüssen gewährleistet ist.
• Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art erfindungegemäß durch die im Keunzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• An zwei Meßorten wird jeweils ein Kreuz aus vier Mikrophonen ausgebracht, dessen eine Achse auf eine beliebige azimutale Bezugsrichtung, z. B. Nord, ausgerichtet ist. Die Mikrophone an einem Meßort weisen voneinander einen wesentlich geringeren Abstand auf, als die Entfernung zwischen den Meßorten selbst beträgt. Zwischen sich jeweils diametral gegenüberliegenden Mikrophonen eines Kreuzes wird jeweils die Laufzeit ermittelt und ins Verhältnis gesetzt, dessen Arcus Tangens einen Peilwinkel zur Bezugsrichtung liefert. An beiden Meßorten wird auf diene Weise ein Peilwinkel bestimmt und vorzugsweise per Funk an eine Zentrale übermittelt, in der unter Berücksichtigung der Entfernung zwischen den beiden Meßorten und ihrer Positionen der Standort des Geschützes bestimmt wird.
• Durch den geringen Abstand der Mikrophone eines Meßortes zueinander ist eine automatische Ermittlung der Laufzeiten und der zugehörigen Peilwinkel besonders einfach auszuführen, da der die Mikrophonanordnung überstreichende Schall von der Quelle bis zu den vier benachbarten Mikrophonen praktisch den selben Weg zurückgelegt hat. Schwierigkeiten bei der Zuordnung von Schallerzeugnissen entfallen, da die gemessene Laufzeit ja wesentlich kleiner als die Laufzeit des Knalls vom Geschütz bis zu den Meßorten und auch kleiner als der Zeitabstand zweier aufeinanderfolgender Schüsse ist. Eine Unterscheidung von Höhenschallstrahlen und Bodenschallstrahlen ist nicht notwendig, da nur Empfangssignale eines einzigen Meßorts zur Ermittlung des Peilwinkels im Azimut ausgewertet werden und nicht etwa Laufzeiten zwischen zwei voneinander entfernten Meßorten zum Bestimmen des gesuchten geometrischen Ortes benötigt werden.
• Auch wenn hintereinander Bodenschallwellen und Höhenschallwellen vom gleichen Mdndungsknall empfangen werden, werden dennoch zwei gleiche Peilwinkel ermittelt, die den einen geometrischen Ort des Geschützes beschreiben. Wenn vom gleichen Mündungsknall am zweiten Meßort z. B. nur Höhenschallwellen empfangen werden, wird dort ebenfalls ein Peilwinkel bestimmt, der den anderen geometrischen Ort des Geschützes liefert. Es ist also nicht nötig, Höhen- und Bodenschallwellen als solche zu erkennen und unterschiedlich auszuwerten, vielmehr ist stets eine korrekte Standortbestimmung gewährleistet, gleichgültig, ob an dem einen Meßort Empfangs signale von Bodenschallstrahlen und an dem anderen Meßort Empfangssignale von Höhenschallstrahlen der gleichen Schallquelle ausgewertet werden.
• Stets wird der Azimut des Schall einfallswinkels bestimmt, nämlich der Peilwinkel, da sich durch die Verhältnisbildung der Laufzeiten die Elevation des Schalleinfallswinkels herauskürzt.
• Da das Verhältnis der Laufzeiten ein Maß für den Peilwinkel angibt, ist die Bestimmung des Peilwinkels unabhängig von der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls. Die Anordnung der Mikrophone eines Meßortes bringt des weiteren den Vorteil mit sich, daß auch bei ungünstigen Windverhältnissen davon auszugehen ist, daß innerhalb des Abstands zwischen den Mikrophonen die Ausbreitungsgeschwindigkeit konstant bleibt.
• Die Standorte der Geschütze werden durch sogenannte Kreuzpeilung gewonnen, indem beispielsweise auf einer Geländekarte die nordbezogenen Peilwinkel an den gekennzeichneten Meßorten angetragen und ihre Schenkel zum Schnitt gebracht werden. Eine rechnergestützte Bestimmung der Position des Standortes ist ebenfalls aus den übermittelten Peilwinkeln und den Positionen der Meßorte einfach möglich. Die dicht benachbarte Anordnung der Mikrophone eines Kreuzes erlaubt eine Standortbestimmung, bei der stets Geraden zum Schnitt gebracht werden, da die Hyperbeln durch ihre Asymtoten ersetzt werden können.
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine exakte Ausbringung der Mikrophone eines Kreuzes einfach handhabbar ist, da die Abstände nicht im Kilometerbereich liegen, sondern deutlich kleiner sind, so daß beispielsweise eine Gestängekonstruktion benutzt werden kann. Die Genauigkeit der Peilwinkelbestimmung ist abhängig von der korrekten Lage der Mikrophone des Kreuzes, die durch die kleinen Abmessungen und den dadurch möglichen Aufbau gewährleistet ist. Außerdem ist die Genauigkeit abhängig von der exakten Bestimmung der Bezugsrichtung, die besonders einfach, beispielsweise durch ein nordsuchendes Ereiselgerät, ermittelt werden kann.
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Position von nur zwei Meßorten im Gelände bestimmt zu werden braucht, an denen sich die beiden Kreuze befinden. Lagefehler des Mittelpunktes des Kreuzes bezogen auf die in der Karte eingetragene Position führen lediglich zu einer gleichgroßen Parallelverschiebung der durch den Peilwinkel ermittelten Standlinie, so daß ein Ausbringen nach Kartengenauigkeit und nicht mittels aufwendiger geodätischer Vermessung ausreicht. Der Aufwand, der für eine sehr exakte geodätische Vermessung der Meßorte sonst getrieben werden muß, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch eine exakte Winkelbestiminung der Bezugsrichtung ersetzt, die zu jeder Tageszeit und bei jedem Wetter - auch bei Nebel - möglich ist und mit wesentlich geringerem Aufwand als das Vermessen von weit voneinander entfernten Meßorten verbunden ist. Der Zeitbedarf für Einrichten und Aufbau eines Ortungssystems nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit wesentlich geringer als bei herkömmlichen Systemen.
• Vorteilhaft ist weiterhin, daß das Kreuz am Meßort ohne besondere Vorkehrungen, beispielsweise von einem Fahrzeug beliebig abgesetzt werden kann, und keine Ausrichtung erforderlich ist, sondern bereits eine Richtungsvermessung der einen Achse in bezug auf geographisch Nord, beispielsweise mit einem Kreisel- gerät, die Bezugsrichtung liefert. Eine Umrechnung der Peilwinkel bezogen auf Nord ist einfach möglich, da der Winkel zwischen Nord und Bezugsrichtung berücksichtigt werden kann.
• Der Einsatz eines sogenanntes Vorwarners ist nicht erforderlich, da eine Registrielrrng der klallbilder auf Diagrammen entfällt. Ein Auswerter zum Bestimmen der Laufzeit durch Ablesen auf den Diagrammen jedes Meßorts ist ebenfalls nicht nötig, da nur die schon am Meßort automatisch ermittelten Peilwinkel in der Zentrale ausgewertet werden.
• Rechenzeiten zum Bestimmen des Peilwinkels sind unvergleichbar kürzer als manuelle Auswertezeiten der Knallbilder auf den Diagrammen und z. B. bereits zwischen zwei Schüssen abgeschlossen.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung geben die Merkmale des Anspruchs 2 an. Zum Bestimmen der Laufzeit werden fortlaufend Empfangs signale der Mikrophone eines Kreuzes jeweils innerhalb eines gleichen vorgebbaren Zeitintervalls in ein komplexes Frequenzspektrum umgewandelt. Die komplexen Frequenzspektren der Empfangssignale von sich jeweils diametral gegenüberliegenden Mikrophonen werden konjugiert komplex miteinander multipliziert. Das Produkt wird wieder in den sogenannten Zeitbereich rücktransformiert und der Betrag der Rücktransformierten gebildet. Die Lage des Maximums des Betrages gerechnet vom Anfang des Zeitintervalls gibt die Laufzeit an. Durch diese Art der Auswertung entfallen alle Probleme die mit der Auswertung der Schallereignisse nach herkömmlichen Verfahren verbunden sind, insbesondere das Auffinden und die Zeitangabe homologer Punkte bei Schallereignissen ein und derselben Schallquelle, da hier der gesamte zeitliche Verlauf des Knalls, der an diametral gegenüberliegenden Mikrophonen empfangen wird, miteinander korreliert wird. Dieses Verfahren ist mit einfachen Mitteln der digitalen Rechnertechnik zu realisieren. Die konjugiert komplexe Multiplikation der beiden Frequenzspektren bringt den Vorteil mit sich, daß eine Anfangsphase, die durch die zeitliche Lage des Zeitintervalls bezüglich des Verlaufs der Empfangs signale hervorgerufen wird, herausfällt, so daß der Betrag der Rücktransformierten unmittelbar dazu benutzt werden kann, die Laufzeit zu bestimmen. Der Betrag der Rücktransformierten weist über der Zeit im Abstand der Laufzeit bezogen auf den Beginn des betrachteten Zeitintervalls ein deutliches Maximum auf, das zur Laufzeitbestimmung ausgenutzt wird.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird eine Schwerpunktsfrequenz fur das Betragsspektrum eines der komplexen Frequenzspektren gewonnen. Eine Möglichkeit zum Bestimmen der Schwerpunktsfrequenz liegt darin, das Maximum des Betragsspektrums aufzusuchen, dessen zugehörige Frequenz die Schwerpunktsfrequenz angibt. Auch ist es möglich, durch Berechnen einer Fläche, die durch den Verlauf des Betragsspektrums und die Frequenzachse begrenzt wird und Bestimmen des Schwerpunkts dieser Fläche sowie Aussuchen der zugehörigen Frequenz, die Schwerpunktsfrequenz zu bestimmen. Diese Schwerpunktsfrequenz wird mit einer vorgebbaren Frequenz verglichen, die signifikant für die Schwerpunktsfrequenz des Mündungsknalls von Geschützen ist. Diese Frequenz liegt in einem tieferen Frequenzbereich als beispiels weise die eines Betragsspektrums von Maschinengewehrsalven, Geschoßknallen oder von Umweltgeräuschen, wie z. B. allgemeiner Gefechtslärm oder Vogelstimmen. Es werden nur diejenigen Frequenzspektren zur Laufzeitermittlung ausgewertet, für die die Schwerpunktsfrequenz gleich oder kleiner als die vorgegebene Frequenz ist. Der besondere Vorteil dieser Auswertung liegt darin, daß nur relevante Schallereignisse, nämlich Empfangssignale, die von Mdndungsknallen eines Geschützes herrühren, ausgewertet werden. Empfangssignale an den Mikrophonen, die auf andere Umweltgerausch zurückzuführen sind, werden somit automatisch aus der Auswertung ausgeschieden, so daß eine Übermittlung von Peilwinkeln, die die Lage von Geräuschquellen kennzeichnen wurden, ausgeschaltet ist. Die Funktion eines Vorwarners - Klassifizierung der Schallereignisse - wird durch die Auswertung der Schwerpunktsfrequenz automatisiert.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Merkmalen des Anspruchs 4 angegeben, die ein Verfahren zur Störbefreiung beschreibt.
• Die an den Meßorten ermittelten Laufzeiten werden jeweils quadriert, addiert und aus der Summe die Wurzel gezogen. Diese Summe wird mit einem Quotienten aus dem Abstand der sich diametral gegenüberliegenden Mikrophone und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen verglichen. Es werden nur Laufzeiten ausgewertet, für die die Wurzel gleich oder kleiner als der Quotient ist. Die zugehörigen Empfangssignale gehören zu Schallwellen, die sich über dem Boden mit bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit ausgebreitet haben.
• Fehler, die beispielsweise auftreten, wenn außer dem Knall noch Windgeräusche durch unterschiedliche Luftturbulenzen an jedem Mikrophon empfangen werden, werden erkannt und unterdrückt, da dann die Wurzel größer als der Quotient ist. Immer wenn die Wurzel nicht gleich oder kleiner als der Quotient ist, kann man mit Sicherheit davon ausgehen, daß die Laufzeiten nicht zu Empfangssignalen eines Mündungsknalls eines Geschützes gehören, sondern durch Störungen verursacht werden, beispielsweise auch durch Störungen in den verwendeten Auswertegeräten.
• Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können gemäß dem Verfahren nach Anspruch 5 bei exakter horizontaler Lage des Kreuzes auch Elevationswinkel von Schallwellen ausgewertet werden. Der Arcus Cosinus der radizierten Summe der quadrierten Laufzeiten geteilt durch den Quotienten gibt den Elevationswinkel an. Falls nur Ziele unter Elevationswinkeln innerhalb vorgebbarer Winkelgrenzen in Betracht gezogen werden sollen, ist eine Ausschaltung der übrigen durch einen einfachen Vergleich mit vorgegebenen Werten für den Cosinus möglich. Damit kann beispielsweise die Auswertung eines Überschallknalis und damit die Anzeige von Flugzeugen ausgeschaltet werden.
• Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestelltem Ausfüurungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer angenommenen Gefechtslage, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Auswerteschaltung für das Verfahren zum Bestimmen von Geschützstandorten.
• Von Meßorten 1 und 2 gemäß Fig. 1 werden Geschütze 3, 4 und 5 akustisch gepeilt und ihre Standorte in einer Zentrale 6 bestimmt. An jedem Meßort 1 oder 2 befindet sich ein Kreuz 10 bzw. 11 mit je vier Mikrophonen, deren Abstände d wesentlich kleiner als die Entfernungen zwischen den Meßorten 1 und 2 und zu den Geschützen 3, 4 und 5 sind. Die Mikrophone jedes Kreuzes 10 bzw. 11 sind jeweils mit einer Auswerteschaltung 12 bzw. 13 verbunden. Die Positionen der Meßorte 1, 2 sind in der Zentrale 6 auf einer Lagekarte eingetragen. Die Orientierung einer Bezugsachse des Kreuzes 10 bzw. 11 bezüglich Nord wird am Meßort 1 bzw. 2 ermittelt und in die Auswerteschaltung 12 bzw. 13 eingegeben, in der aus Laufzeiten zwischen sich diametral gegenüberliegenden Mikrophonen Peilwinkel #i bzw. #i bezogen auf Nord ermittelt und über Funk an die Zentrale 6 übertragen werden.
• In der Zentrale 6 werden in der Lagekarte an die Positionen der Meßorte 1, 2 die Peilwinkel <Pi' (i = 3, 4, 5) als Schenkel eingetragen, deren Schnittpunkte die Standorte der Geschütze 3, 4 und 5 liefern.
• Da in aller Regel die Geschütze 3, 4 und 5 nicht gerade so zeitlich feuern, daß ihre Mündungsknalle gleichzeitig am Meßort 1 empfangen werden, ist die Trennung zweier Geschützpeilungen gewährleistet. Das Eintragen von Scheinzielen auf der Lagekarte an Schnittpunkten 16, 17 und 18 wäre dadurch zu vermeiden, daß während der Gefechtsaufklärung, beispielsweise der Meßort 1, eine andere Position einnimmt.
• Die Peilwinkel zu den Geschützen 3, 4 und 5 ändern dann ihre Werte, die Standorte der Geschütze 3, 4 und 5 bleiben die gleichen, nur die Scheinziele verändern ihre Lage und sind dadurch von den Geschützen zu unterscheiden. Die Abmaße des Kreuzes würden eine Installation auf einem Fahrzeug erlauben, so daß eine Positionsveränderung leicht vorzunehmen wäre.
• Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für eine Auswerteschaltung 12 am Meßort 1, die genauso auch als Auswerteschaltung 13 am Meßort 2 eingesetzt werden kann.
• Empfangssignale von sich diametral gegenüberliegenden Mikrophonen 20, 22 bzw. 21, 23 des Kreuzes 10 werden in gleich aufgebauten Verarbeitungskanälen I bzw. II ausgewertet.
• Die Mikrophone 20 und 22 sind über Analog/Digital-Wandler 24, 25, Speicher 26, 27 und Rechenschaltungen 28, 29 zum Berechnen eines komplexen Frequenzspektrums verbunden. Digitalisierte Empfangssignale, die innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls vom Mikrophon 20 empfangen wurden, sind im Speicher 26 abgespeichert und werden beispielsweise nach dem Algorithmus der Fast-Fourier-Transformation in ein komplexes Frequenzspektrum gewandelt. Die gleiche Signalverarbeitung wird für Empfangssignale des Mikrophons 22 vorgenommen. Die komplexen Frequenzspektren der Empfangs signale der Mikrophone 20 und 22 werden in einer Multiplizierschaltung 30 konjugiert komplex miteinander multipliziert. Der Multiplikationsschaltung 30 ist eine Rechenstufe 31 zum Bilden der Rücktransformierten des konjugiert komplexen Produkts nachgeschaltet. In einer sich an- schließenden Bewertungsschaltung 32 wird der Betrag der Rücktransformierten gebildet und eine Laufzeit T1 ermittelt, bei der das Maximum des Betrags liegt.
• Im zweiten Verarbeitungskanal II werden Empfangssignale der diametral gegenüberliegenden Mikrophone 21, 23 des Kreuzes 10 zur Ermittlung einer Laufzeit T2 verarbeitet.
• In einem Peilwinkelrechner 33 wird das Verhältnis der #1 Laufzeiten #1 zu #2 und der arctan #2 quadrantentreu berechnet, der gleich dem Peilwinkel ç ist. Über ein Tor 34 wird der Peilwinkel 9 an die Zentrale 6 übermittelt.
• Die Ausgänge der Rechenschaltung 28 für Real- und Imaginärteil des komplexen Frequenzspektrums der Empfangs signale des Mikrophons 20 sind mit einem Betragsbildner 40 zum Berechnen eines Betragsspektrums verbunden, dem eine Rechenstufe 41 zum Bestimmen einer Schwerpunktsfrequenz des Betragsspektrums nachgeschaltet ist. Ein anschließender Vergleicher 42 ist mit einer Frequenzeingabe 43 verbunden, in der eine für Frequenzspektren von Mündungsknallen signifikante Schwerpunktsfrequenz f vorgebbar ist. Der Vergleicher 42 gibt ein Steuersignal ab, wenn die in der Rechenstufe 41 ermittelte Schwerpunktsfrequenz kleiner oder gleich der in der Frequenzeingabe 43 vorgegebenen Schwerpunktsfrequenz f ist. Der Vergleicher 42 steuert die Multiplikationsschaltungen 30 in den Verarbeitungskanälen I und II an. Nur wenn ein Steuersignal vorhanden ist, werden Frequenzspektren für eine Weiterverarbeitung zugelassen, da sie von Mündungaknallen stammen. Beim Empfang anderer Umweltgeräusche werden die Multiplikationsschaltungefl 30 durch den Vergleicher 42 gesperrt.
• Die Ausgänge der Verarbeitungskanäle I und II sind mit einem Berechnungsteil 50 verbunden, in dem die Laufzeiten #1 und #2 quadriert, ihre Summe gebildet und die Summe radiziert wird. Die radizierte Summe ist für Mündungsknalle, die von der gleichen Schallquelle über den gleichen Ausbreitungsweg empfangen wurden, gleich einem Quotienten #* = d , der gebildet ist aus dem Abstand d zweic er diametral gegenüberliegender Mikrophone 20, 22, bzw. 21, 23, geteilt durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit c des Schalls.
• In einer Vergleichsstufe 51, die mit einem Wertgeber 52 für den Quotiententausch #* verbunden ist, wird geprüft, ob die radizierte Summe T kleiner oder gleich dem Quotienten s ist. Die Vergleichsstufe 51 ist mit dem Tor 34 verbunden und öffnet das Tor 34 für Peilwinkel (p, wenn die Bedingung sz s* erfüllt ist, da diese Peilwinkel (p nicht durch Störungen Geschütze vortäuschen, sondern den Standort eines Geschützes liefern.
• Alle Peilwinkel #, für die die radizierte Summe T größer als der Quotient #* ist, werden nicht in die Zentrale 6 übermittelt, da sie durch Störungen verursacht werden.
• In einer Prüfstufe 53, die dem Berechnungsteil 50 für die radizierte Summe T nachgeschaltet ist, wird festgestellt, ob die radizierte Summe # kleiner als der Quotient s ist. Für diese Werte von T wird eine nachgeschaltete Tabellenvergleichsschaltung 54 aktiviert, in der der Wert der radizierten Summe T in die Glei-T chung £ = arc cos * eingesetzt wird und mit einer Wertetabelle verglichen wird. Das Ergebnis liefert einen Elevationswinkel g , der in einer Vergleichsstufe 55 mit einem vorgebbaren maximalen Elevationswinkel ß verglichen wird. Die Vergleichsstufe 55 ist mit dem Tor 34 verbunden. Es werden nur Peilwinkel (p an die Zentrale 6 übertragen, wenn der zugehörige Elevationswinkelt unter dem vorgegebenen maximalen Elevationswinkel ß liegt.
• Die in Fig. 2 dargestellten Rechenschaltungen 28, 29, die Multiplizierschaltung 30 und die Rechenstufe 31 in der Auswerteschaltung 12 können durch einen Rechner ersetzt werden, in den die digitalisierten Empfangssignale der Mikrophone 20, 22 als Real- und Imaginärteil zur Fourier-Transformation eingelesen werden und in dem daraus das komplexe Frequenzspektrum gebildet, nach einem Sortierprogramm für eine Rücktransformation aufbereitet und rücktransformiert wird. Ein solches Rechenverfahren ist beispielsweise in dem Buch "Theory and Application of Digital Signal Processing" von Lawrence R. Rabiner und Bernard Gold" 1975, Bell Telephone Laboratories, Inc. Prentice-Hall, Inc. New Jersey, auf den Seiten 58 ff beschrieben.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE Verfahren zum Ermitteln von Geschützstanciorten von' Meßorten aus, deren Entfernungen voneinander in der Größenordnung der Entfernung zum Geschütz sind und im Kilometerbereich liegen, mittels Laufzeitauswertung von an den Meßorten empfangenden Miindungsknallen, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens zwei Meßorten jeweils ein Kreuz aus vier Mikrophonen derart aufgestellt ist, daß eine Achse des Kreuzes auf eine beliebige azimutale Bezugsrichtung ausgerichtet ist und die Mikrophone aui Meßort voneinander einen wesentlich geringeren Abstand als die Entfernung zwischen den Meßorten aufweisen, daß zwischen sich jeweils diametral gegenüberliegenden Mikrophonen eines Kreuzes die jeweiligen Laufzeiten ermittelt und zueinander in ein Verhältnis gesetzt werden, dessen Arcus Tangens ein Peilwinkel zur Bezugsrichtung ist, und daß aus den an den beiden Meßorten ermittelten Peilwinkeln unter Berücksichtigung ihrer Positionen und ihrer gegenseitigen Entfernung der Geschützstandort bestimmt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Laufzeit fortlaufend Empfangssignale der Mikrophone jeweils innerhalb eines gleichen vorgebbaren Zeitintervalls in ein komplexes Frequenzspektrum umgewandelt werden, daß die komplexen Frequenzspektren der Empfangssignale sich jeweils diametral gegenüberliegender Mikrophone konjugiert komplex miteinander multipliziert werden und das Ergebnis rücktransformiert wird und daß die Lage des Maximums des Betrags der Rücktransformierten gerechnet vom Anfang des Zeitintervalls die vorzeichenrichtige Laufzeit angibt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betragsspektrum eines der komplexen Frequenzspektren gebildet wird, daß die Schwerpunktsfrequenz des Betragsspektrums mit einer vorgebbaren Frequenz verglichen wird und nur diejenigen Frequenzspektren zur Laufzeitermittlung ausgewertet werden, für die die Schwerpunktsfrequenz gleich oder kleiner als die vorgegebene Frequenz ist.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die beiden an einem Meßort ermittelten Laufzeiten quadriert, addiert und daraus die Wurzel gezogen wird, daß diese Wurzel mit einen Quotienten aus dem Abstand der sich diametral gegenüberliegenden Mikrophone und der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen verglichen wird und nur solche Laufzeiten, für die die Wurzel gleich oder kleiner als der Quotient ist, ausgewertet werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wurzel, die kleiner als der Quotient ist, einen Elevationswinkel der Schallwellen angibt, wobei die Wurzel geteilt durch den Quotienten dea Cosinus des Elevationswinkels angibt.