DE3131089C2

DE3131089C2 - Aufklärungs- und Feuerleitsystem

Info

Publication number: DE3131089C2
Application number: DE19813131089
Authority: DE
Inventors: Gunthard Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Born
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-08-06
Filing date: 1981-08-06
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3131089A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aufklärungs- und Feuerleitsystem für eine genaue Zieldetektion und Zielbekämpfung sowohl im Nah- wie auch im Fernbereich mit erhöht über dem Boden liegendem Arbeitsbereich, wobei einer Vielzahl von Feuerstellen Aufklärungsplattformen zugeordnet sind, die jeweils mit einem Zielbeobachtungs- und einem Navigationsgerät versehen sind, deren Informationen Transpondern eingegeben und dort von den Feuerstellen über Abfragestrahlen eines Lasers abgenommen werden. Die geortete Zielszenerie oder die Zielkoordinaten werden nebst den Raum- und Lagewinkelkoordinaten der Plattform relativ zur Feuerleitstelle gleichzeitig und stabilisiert übertragen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufklärungs- und Feuerleitsystem für eine genaue Zieldetektion und -bekämpfung sowohl im Nah- wie auch im Fernbereich mit erhöht über dem Bodej> liegendem Arbeitsbereich.

Solche Systeme sind an sich schon in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So sind seit vielen Jahren sogenannte Fesselballons mit einem Beobachtungsposten bekannt oder langsam fliegende Flugzeuge, die über Funk das Artilleriefeuer leiten usw. Alle bisher bekannten Ausführungsformen weisen eine Reihe von Problemen auf. Erfolgt die Zielaquisition beispielsweise für Nahbereichswaffen unmittelbar vor dem Schuß von der Abschußstelle aus, wobei zum Visieren eine Sehverbindungslinie zum Ziel erforderlich ist, so ist es erforderlich, daß zjm Ziel nur ein geringer Abstand eingehalten werden kann, da im Gelände — insbesondere wenn das Ziel getarnt ist — weite Sichtlinien (> km) nur selten gegeben sind. Zwangsläufig führt dies aber zu einer sehr starken Gefährdung der Feuerstelle durch den Gegner. Außerdem erfolgt die Feindberührung nur mit den Zielen, die sich am Rande einer unter Umständen großen Feindtruppe aufhalten, d. h. eine Bekämpfung der Masse des angreifenden Verbandes ist so gar nicht möglich. Deshalb werden Nahbereichswaffen häufig vom Flugzeug aus eingesetzt, das den gesamten angreifenden Verband überfliegen und bekämpfen kann. Hier tritt aber ein noch höheres Verlustrisiko, nämlich für das Flugzeug selbst auf, was zwangsläufig dazu führt, daß diese Art der Bekämpfung nur auf Ausnahmefälle beschränkt bleibt.

Der heutige Einsatz von Fernbereichswaffen, Artillerie etc. erfordert im allgemeinen einen großen Abstand vom Gegner, etwa im Bereich von ca. 10 km. Hier ist zwar ein relativ hoher Selbstschutz der Feuerleitstelle gegeben, daführ aber treten Schwierigkeiten bei der Zielaufklärung und -bekämpfung, verbunden mit einer traditionell geringen Trefferrate auf. Diesem wird in neuer Zeit durch Einsatz eines hohen Logistikaufwandes entgegengetretem. Problematisch ist hier vor allem der hohe Zeitbedarf für die Aufklärung — beispielsweise durch Flugzeuge oder Drohne —, Datenübertragung und Datenauswertung an zentralen Auswertestellen und Verteilung der Informationen an die einzelnen Feuerleitstellen. Hinzu kommt noch ein hohes Risiko, nämlich, daß der relativ lange Übertragungsweg unterbrochen wird und/oder Daten verfälscht werden. Wegen der inzwischen erfolgten Eigenbewegung des Gegners sind die Aufklärungsdaten, welche während des Aufklärungsvorganges die Zielkoordinaten noch mit höchster Genauigkeit beinhalten (im m-Bereich) zu dem späteren Zeitpunkt ihrer Verwendung (beim Abschuß) im Genauigkeitswert stark reduziert.

Diesen Nachteilen sucht man heute dadurch zu begegnen, daß das oder die Ziele durch einen vorgeschobenen Beobachter detektiert und mit einem Laser ange-

strahlt werden, worauf eine Bekämpfung durch Munition etc. erfolgt, die mit Suchern für die vom Ziel reflektierten Laserstrahlen ausgerüstet sind. Bei diesem Verfahren ist das Risiko auf den vorgeschobenen Beleuchter verlagert, der außerdem nur ein oder ganz wenige Ziele nacheinander markieren kann, da der Laserfleck so lange auf einem angestrahlten Ziel gehalten werden muß, bis ein Treffer erfolgt ist Dies führt natürlich dazu, daß dieser Beobachter schon in relativ kurzer Zeit durch den emittierten Laserstrahl seine Position verrät, da die Ziele mit Laser-Warnempfängern ausgerüstet sind.

Durch die DE-OS 24 Il 1 790 ist ein Verfahren zur Bekämpfung von Oberflächenzielen bekannt, wobei ein sogenanntes Pilotgeschoß einer Feuerleitbasis Bildinformationen des Zielbereichs zuleitet, die dann für die nachfolgenden Geschosse als Richtwerte dienen. Dadurch sollen außerhalb des Sichtbereiches liegende Ziele ausgewählt werden können. Durch die sich zwangsläufig ergebende ungenaue Vermessung de- Zielkoordinaten, da die Bahn der bilderfassenden Granate ohne Bestimmung ihrer Lage im Raum erfolgt, können hier bestenfalls die Koordinaten der zu erfassenden Ziele relativ zur Abschußstelle eine Genauigkeit von mehreren 10 m aufweisen. Zur Direktbekämpfung von beispielsweise Panzern ist dieses Verfahren nicht geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aufklärungs;- und Feuerleitsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem jede Feuerstelle direkt ihre Informationen abfragt und das System laufend automatisch eine Koordinatentransformation der Zieldaten von der Aufklärungsanlage zur jeweiligen Feuerstelle durchführt, ohne daß aufwendige Positionsbestimmungsverfahren von der Aufklärungsstelle oder Landkartenfolgeverfahren etc. erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird im wirkungsvoller Weise durch die im Anspruch 1 niedergelegten Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Die Erfindung ist nachfolgend an Ausführungsbeiopielen beschrieben und erläutert sowie schematisch in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Beobachtungssektors in schematischer Darstellung;

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Aufklärungsplattform in schematischer Darstellung;

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Transponders, der für zwei erwartete gleichzeitige Abfragen ausgebildet ist;

Fig.4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Aufklärungsplattform.

Die F i g. 1 zeigt schematisch einen Beobachtungssektor einer Feuerleitzentrale 10a, die eine Anzahl Feuerstellen 10 versorgt. Diesen Feuerstellen bzw. der Feuerleitzentrale ist eine Beobachtungsplattform 11 zugeordnet, die gewissermaßen den gezeigten Beobachtungssektor überwacht. Dies geschieht in drei Phasen. Die erste Phase beinhaltet das Zielsuchen, die zweite das Zieltracken und die dritte Phase bildet die Informationsüberrnittlung.

Die Feuerstelle 10 oder die Feuerleitzentrale 10a sucht periodisch den Himmel nach eigenen Aufklärungssystemen ab, wenn sie keine eigene Plattform besitzt. So eine Aufklärungsplattform 11 enthält einen, gegebenenfalls auch mehrere Transponde 14, die die Aufschaltung des Suchstrahls 75 und das Tracken erlauben. Der Suchstrahl selbst ist kodiert, so daß der Transponder 14 nur auf eigene Abfragestrahlen AS reagiert bzw. antwortet (AnS).

Die Aufklärungsplattform 11 selbst, braucht nur grob stabilisiert zu werden, beispielsweise aerodynamisch. Sie kann alternativ auch stationär stehen oder «ach einem Programm gesteuert fliegen. Hierbei kann die Bewegung auch aufgrund eigener Sensoren selbst gestell ert werden und per Abfragestrahl AS wertmäßig übermittelt werden.

Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Aufklärungsplattform 11. Ein Suchstrahldetektor 16 detektiert

ίο den Auftreffwinkel und die Polarisationslänge des Abfragestrahls AS, PoR und sendet diese Daten über einen Transponder 14 an die Feuerleitzentrale 10a bzw. Feuerstelle 10 zurück. Aus der Laufzeit von Abfrage- und Transpondersignalen ergibt sich die Entfernung Feuerleitzentrale und Aufklärungsplattform. Zusätzlich sind die Senderichtung und die Polarisationsrichtung des Abfragestrahls AS an der Feuerleitzentrale 10a bekannt, so daß Raum- und Lage-Winkelkoordinaten der Plattform 11 relativ zur abfragenden Feuerleitzentrale bekannt sind.

Das Aufklärungs- und Beobachtungsgerät 12 ist starr mit der Plattform 1 verbunden, so daß hier keine Stabilisierungsmaßnahmen getroffen werden müssen. Das Aufklärungsgerät selbst ist vorzugsweise eine Kamera, die lediglich Bild-Rohdaten erzeugt. In einer speziellen Ausführungsform kann auch an Bord der Plattform 11 eine Bildverarbeitung vorgenommen werden, wobei die Winkelkoordinaten des erfaßten Zieles relativ zur Plattform 11 bestimmt werden. Außerdem kann zusätzlich ein aktives oder passives Entfernungsmeßverfahren für die Strecke Plattform—Ziel durchgeführt werden. Die ermittelten Aufklärungsdaten werden nun mittels des Transponders 14 an die abfragende Feuerstelle mit dem Antwortstrahl AnS etc. übertragen, wobei an der Leitstelle die vorerwähnte Koordinatentransformation stattfindet, die im Falle einer Rohbildübertragung gleichzeitig eine Bildstabilisierung relativ zur Feuerleitstelle bewirkt.

In allen Fällen erscheinen an der Feuerstelle 10 die Zielbilder oder die Zielkoordinaten relativ zur Feuerstelle effektiv ohne Zeitverzug, wobei die geortete Zielszenerie in den Kooridinaten der Feuerstelle dargestellt und stabilisiert wird.
Diese Feuerstelle 10 kann nun mit indirektem Feuer das von ihr ausgewählte Ziel bekämpfen, wobei sie Munition verwendet, die Sensoren für die Endphase des Fluges enthält. Diese Sensoren sind so ausgelegt, daß der Radius ihres Suchkreises am Boden dem Weg entspricht, den das Ziel während der Feuervorbereitung und der Flugzeit des Geschosses zurückgelegt haben kann.

Solche eine Plattform 11, die sich zusammensetzt aus der Trägerplatte 11a, dem Zielbeobachtungsgerät 12, das gleichzeitig ein Gerät 12a zur Bestimmung der WoI-kenuntergrenze einschließt, dem Navigationsgerät 13, dem Transponder 14 und gegebenenfalls einem Kabel 15 alternativ zum Antwortstrahl AnS bei gefesselter Plattform und dem Detektor 16 für die Richtungs- und Polarisationsrichtungsbestimmung des Abfragestrahls AS, steht allen Feuerleitzentralen 10a innerhalb der Transponderreichweite zur Verfügung. Sie kann durch entsprechende Breitbandauslegung gleichzeitig eine Vielzahl von Anfragen beantworten. Alternativ ist es mög'ich, daß an der Plattform 11 Prioritäten für die Beantwortung gesetzt werden, beispielsweise nach dem zeitlichen Eintreffen, nach Einfallstärke der Abfragesignale, nach dem Einfallwinkel etc.

Die Meßgenauigkeiten der einzelnen Daten können

so hoch gewählt werden, daß die Zielkoordinaten relativ zur Feuerstelle 10 bis auf wenige Meter festliegen.

Für Abfrage und Transponder werden vorzugsweise CO2-Laser verwendet, es sind aber auch andere Laser oder Mikrowellenverfahren möglich. Bei letzteren kann die Winkelortungsgenauigkeit durch Verwendung synthetischer Antennen-Aperturen an Plattform 11 und Feuerleitzentrale 10a auf jede gewünschte hohe Genauigkeit gebracht werden. Der Abfragelaser mißt gleichzeitig auch die Entfernung von der Feuerstelle 10 zur Plattform 11.

Die F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transponders, der für zwei gleichzeitig erwartete Abfragen ausgebildet ist. Es können hier also gleichzeitig der Abfragestrahl A mit der Modulation A und der Abfragestrahl B mit der Modulation B »bearbeitet« werden. Einer Optik 20 sind Positionsdetektoren Pd_x und Pd_y mit Filtern 19,19a nachgeschaltet. Die Zahl der Filter richtet sich nach der Zahl der zu erwartenden gleichzeitigen Abfragen.

In der F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Plattform 11 gezeigt. Auf derTrägerplattform 11 asind am Umfang mehrere Transponder 14 verteilt und jeweils mit einem zugeordneten Winkeldetektor30 und einernTransponder-Verschluß31 versehen.Letzterersorgtdafür.daß eine Abfrage nur von einem eigenen, entsprechend kodierten Abfragestrahl möglich ist. Zur Zielaufklärung können ein oder mehrere Sensortypen verwendet werden, so zum Beispiel eine TV-Kamera, ein Wärmebildgerät, ein Laserradargerät, eine Mikrowellenradaranordnung oder ein Radiometer. Diese Einrichtungen sind mit der Plattform achsengleich verbunden.

Um nun ein Verschwinden des Zielkontrastes durch Eintauchen der Plattform 11 in eine Nebel- oder Wolkenbank etc. zu verhindern oder zumindest anzuzeigen, ist dem Zielbeobachtungsgerät 12 ein entsprechender Detektor 12a zugeordnet Diese Anordnung kann nun noch durch einen Detektor zur Detektion von Mündungsblitzen und/oder Treffern ergänzt werden, wobei diese Sensoren vorzugsweise UV-Sensoren sein werden (nicht gezeichnet).

Die Transponder 14 werden vorzugsweise von Tripelspiegeln gebildet, denen ein Modulator vorgesetzt werden kann.

Die Informationsübertragung erfolgt also durch Reflexion oder in Amplitude und/oder im optischen Weg modulierter Transmission, Abfrage und Antwort können auch intermittierend erfolgen, wobei dies nach einem Programm oder nach einer Zeitschaltung erfolgt. Weiterhin kann das Transpondersignal einer Heterodyndetektion zugeführt werden.

Die Aufklärungsplattform kann nun durch entsprechende elektronische Bauelemente so spezialisiert werden, daß sie einen eigenen Kampfauftrag eingespeichert erhält, der von der Feuerleitzentrale 10a abfragbar ist Dies wird in all den Fällen vorteilhaft sein, in denen eine Plattform für mehrere Feuerstellen 10 eingesetzt wird oder eine Zielverlagerung in andere Überwachungsbereiche durch andere Plattformen führt

Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen ist ein Aufklärungs- und Feuerleitsystem vorgeschlagen worden, das nicht nur mit einer Vielzahl von Feuerleitzentralen kombinierbar ist, sondern es auch den einzelnen Feuerleitzentralen ermöglicht, eine autonome Zielbekämpfung durchzuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

31 31 Ö89 Patentansprüche:

1. Aufklärungs- und Feuerleitsystem für eine genaue Zieldetektion und -bekämpiung sowohl im Nah- wie auch im Fernbereich mit erhöht über dem Boden liegendem Arbeitsbereich, dadurch gekennzeichnet, daß einer Vielzahl von Feuerstellen (10) eine oder mehrere Aufklärungsplattformen (11) zugeordnet sind, wobei jede Plattform (11) mit einem Zielbeobachtungsgerät (12) und einem Navigationsgerät (13) versehen ist, deren Informationen Transpondern (14) eingegeben werden, denen Detektoren (Pd_x, Pd_y) für die Richtung und die Polarisation des jeweiligen Abfragestrahls (17,18) zugeordnet sind, diese Abfragestrahlen (AS) mit Hilfe der Transponder (14) zur Feuerleitzentrale (1Oa^ zurückgeworfen werden sowie die ZHbilder (IS) oder Zielkoordinaten nebst den Raum- und Lagewinkelkoordinaten der Plattform (11) relativ zur Feuerleitzentrale (1Oa^ übertragen werden.

2. Feuerleitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geortete Zielszenerie an der Feuerleitzentrale (lOajin den Koordinaten der Feuerstellen (10) dargestellt und stabilisiert wird.

3. Feuerleitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufklärungsplattform (11) zur Feuerleitzentrale (10a) stationär fliegend gefesselt und stabilisiert ist.

4. Feuerleitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufklärungsplattform (11) nach einem Programm fliegend und über eigene Sensoren sich selbst steuernd ausgestaltet ist.

5. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abfrageeinrichtung der Feuerleitzentrale (1Oa^ CO₂-Laser Verwendung finden

6. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Transponder (14) ein Tripelspiegel mit modulierbarer Reflexion zugeordnet ist.

7. Feuerleitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Transponders (14) einer Heterodyndetektion zugeführt wird.

8. Feuerleitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Laser die Entfernung von der Feuerleitzentrale [XQa)zur Plattform (11) gemessen wird.

9. Feuerleitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufklärungs- und Zielbeobachtungsgerät (12) mit der Plattform (11) starr verbunden ist.

10. Feuerleitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage mittels Mikrowellenverfahren erfolgt.

11. Feuerleitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Tlattform (11) mehrere Transponder (14) mit Verschlüssen (31) oder Dämpfungsgliedern angeordnet sind, denen Strahlrichtungsdetektoren (16) zugeordnet sind.

12. Feuerleitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Zielbeobachtungsgerät (12) TV-, Wärmebild-, Radiometer, Laserradar- oder Mikrowellenradargeräte dienen und ein Detektor (12a,) zur Feststellung der Wolkenuntergrenze zugeordnet ist.

13. Feuerleitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zielbeobachtungsgerät (12) zur Detektion von Mündungsblitzen und Treffern UV-Sensoren zugeordnet sind.

14. Feuerleitsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufklärungsplattfnrm (11) einen Kampfauftrag eingespeichert hat und dieser ebenfalls von der Feuerleitzentrale (10a,) abfragbar ist