DE3706562C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fernbetätigung von Minen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fernbetätigung von Minen nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-PS 9 77 974 ist es bekannt, eine Seemine bedarfsweise durch drahtlose Fernsteuerung zu entschärfen und danach auch wieder in den Scharfstellungszustand zu überführen, wobei dies beispielsweise mittels eines von einem Minenräumschiff erzeugten niederfrequent modulierten Stromfluß durch das umgebende Wasser geschieht. Jede Mine ist mit einem Empfänger ausgestattet, um mittels der aufgenommenen elektrischen Energie und aufgrund der Frequenz bzw. Modulation des Stromflusses den Zündmechanismus über ein Relais in die Sicherstellung bzw. in die Scharfstellung zu steuern. Auf diese Weise kann für die Überfahrt eigener Schiffe ein Minenfeld vorübergehend unwirksam gesteuert und danach wieder scharfgemacht werden. Allerdings kann auch ein Gegner die in der Frequenz bzw. Modulation des Stromflusses durch das Wasser liegende Information aufnehmen, diese analysieren und seinerseits den Zustand des Minenfeldes unerkannt im eigenen Interesse umsteuern. Von dem gleichen Verfahren könnte man bei Landminen Gebrauch machen, wobei entsprechende Funkwellen über den Äther übertragen werden. Hierbei ergeben sich jedoch die gleichen Unsicherheiten.

Es wurde auch bereits eine wieder-sicherbare Mine vorgeschlagen (deutsche Patentanmeldung P 35 38 786.6, P 35 45 289.7), bei der ein Sicherungscode in einen Speicher in der Mine eingegeben wird, der sodann später mit einem anderweitig über einen Codeschalter oder akustisch eingegebenen Signalcode verglichen wird, wobei nur bei Übereinstimmung beider Codes eine Zündsicherungseinrichtung in die gesicherte Stellung zurückgesetzt wird.

Abgesehen davon, daß bei dieser Lösung eine Fernbetätigung über grobe Entfernungen nicht möglich ist, stellt jede Codevereinbarung im voraus eine Unsicherheit dar, da ein Gegner in den Besitz dieses Codes gelangen kann. Darüber hinaus ist eine manuelle bzw. eine akustische Eingabe des Signalcodes nicht im jedem Fall ablese- oder abhörsicher.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Fernbetätigung von Minen anzugeben, das gegen Aufklärung und gezielte Manipulation in jedem Fall sicher ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Patentanspruch 1 gekennzeichneten erfindungsgemäßen Verfahren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch die Verwendung eines abhörsicheren getrennten Kanals in einer vorausgehenden Programmierphase ist es möglich, mit individuellen Minen spezifische Befehls- und Quittungsbitmuster zu vereinbaren, die in einer nachfolgenden Befehlsphase, bei der die Befehle über einen abhörbaren Kanal übertragen werden, sicherstellen, daß nur eine Kommunikation zwischen Befehlsgerät und Mine möglich ist. Eine passive oder aktive Beeinträchtigung der Datenübertragung zwischen Befehlsgerät und Mine durch einen Gegner wird hierbei unmöglich und zufällige bzw. systematische Störungen aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Übertragungskanals können durch entsprechende Codierungsschemata und Filter verhindert werden.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung soll im folgenden das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung dieses Verfahrens erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine typische Anwendungssituation für das erfindungsgemäße Verfahren;

Fig. 2 das Prinzip einer Chiffrierung und Dechiffrierung von zwischen einem Sender und einem Empfänger zu übertragender Information;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Handgerätes;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer minenseitigen Einrichtung; und

Fig. 5 das Handgeräte in einer Draufsicht.

Gemäß Fig. 1 sind eine Reihe von Panzerabwehrminen 10 bis 10 ^IV längs einer Strafe 12 aufgestellt, auf der sich ein Fahrzeug 14 nähert. Ein Soldat 16 bedient aus einer Deckung heraus ein Handgerät 18, mit dem in noch näher zu beschreibender Weise die Minen 10 bis 10 ^IV einzeln oder gruppenweise z. B. geschärft werden können, wenn sie vorher entsprechend programmiert worden sind. Während die Befehlsübertragung über einen abhörbaren Hochfrequenz (HF)-Kanal erfolgt, erfolgt die Programmierung über einen abhör- und störungssicheren, gerichteten Infrarot (IR)-Kanal.

Außer von dem abhör- und störungssicheren Kanal wird in der Programmierphase zusätzlich von einer Chiffrierung Gebrauch gemachte wobei gemäß Fig. 2 die im Klartext vorliegenden Befehle und Quittungen im Sender 20 einem Binärcodierer 22 zugeführt werden, der die Befehle und Quittungen in entsprechende redundante Bitmuster umsetzt Durch Überlagerung des in einem Pseudo-Zufallsgenerator 24 erzeugten Bitmusters in einem Binäraddierer 26 erfolgt eine Chiffrierung der entsprechenden Befehle und Quittungen. Bei der Dechiffrierung in einem Empfänger 28 wird entsprechend verfahren und dieser ist daher gerätetechnisch mit gleichen Elementen ausgestattet.

Gemäß Fig. 3 weist das Handgerät im wesentlichen folgende Komponenten auf:
Einen Mikrocomputer 30, der in bekannter Weise mit einer zentralen Verarbeitungseinheit CPU, einem Programmspeicher ROM, einem Arbeitsspeicher RAM und entsprechenden Schnittstellen versehen ist, und der als zentrales Element alle weiteren Komponenten steuert.

Einen nicht flüchtigen Speicher 32, in dem die zwischen dem Handgerät und den Minen vereinbarten Befehle und Quittungen abgespeichert werden.

Ein Bedienfeld 34, über das in noch näher zu erläuternder Weise die Betriebsart "Programmieren" bzw. "Fernsteuern". ausgewählt werden kann. Die Betriebsart "Programmieren" findet Anwendung bei der Aufstellung und Aktivierung der Mine bzw. Minen, wobei hierbei Befehle und Quittungen zwischen dem Handgerät und der bzw. den Minen vereinbart werden. In der Betriebsart "Fernsteuern" wird eine programmierte Mine angewählt, um in diese einen entsprechenden Befehl einzugeben.

Eine Anzeige 36 zeigt dem Bediener des Handgerätes die jeweilige Nummer der angewählten Mine an und sie macht den gewählten Befehl und den Betriebszustand der angewählten Mine sichtbar.

Ein analoger Rauschgenerator 38 dient der Initialisierung eines Pseudo-Zufallsgenerators, wie er anhand von Fig. 2 beschrieben wurde und in dem vorliegenden Fall durch Software im Mikrocomputer realisiert ist.

Eine Energieversorgung 40 besteht aus einem Batteriesatz und dient dem Takten und Schalten der Versorgungsspannung bestimmter Baugruppen, wobei dies über durch den Mikrocomputer 30 betätigte Schalter geschehen kann.

Ein HF-Sender/Empfänger 40, 42′ dient der Abstrahlung und dem Empfang von HF-Signalen in der Befehlsphase.

Ein IR-Sender/Empfänger 44, 44′ gibt den abhörsicheren Kanal in der Programmierphase vor.

Jede Mine enthält gemäß Fig. 4 ebenfalls einen Mikrocomputer 50, der entsprechend dem Mikrocomputer des Befehlsgerätes ausgestattet ist und ebenfalls der zentralen Steuerung der übrigen Komponenten dient.

Eine Anzeige 52 zeigt für das Auge deutlich erkennbar, den Zustand der Mine an, nämlich, ob sie geschärft oder gesichert ist. Eine Energieversorgung 54 dient wiederum der Vorgabe einer Speisespannung für die verschiedenen Komponenten. Erneut ist eine HF-Sende/Empfangseinrichtung 56, 56′ sowie eine IR-Sende/Empfangseinrichtung 58, 58′ angeordnet, um mit den entsprechenden Komponenten des Handgerätes den abhörbaren Befehlskanal und den abhörsicheren Programmierkanal zu bilden.

Bei der Programmierung der Mine bzw. einer Gruppe von Minen über den örtlich begrenzt wirkenden abhör- und störungssicheren IR-Kanal werden die Befehle und Quittungen, die für die spätere Befehlsphase erforderlich sind, zwischen dem Handgerät (Fig. 3) und der bzw. den Minen (Fig. 4) vereinbart, was auf eine Initialladung des Dechiffriers der Mine hinausläuft. Da die Festlegung dieser Bitmuster nur in der Programmierphase erfolgt, ergibt sich später ein Maximum an Sicherheit gegen gezielte Beeinflussungsversuche durch Gegner.

Die Programmierung einer Mine läuft wie folgt ab:

• 1. Das Handgerät erzeugt auf Zufallsbasis Befehls- und Quittungsbitmuster, stattet diese mit einer Redundanz aus und überträgt sie über den IR-Kanal zur Mine.
• 2. Die zu programmierende Mine empfängt diese Bitmuster, prüft ihre Richtigkeit aus der Redundanz und quittiert den Empfang durch Aussendung von werkseitig festgelegter Bitmuster. Diese Quittungen, wie beispielsweise "Mine programmiert" oder "Mine nicht programmiert" gelten allerdings nur in der Programmierphase.
• 3. Wurde die Mine erfolgreich programmiert, so zeigt das Handgerät den Minenzustand "sicher" an.
• 4. Sind bei der Programmierung Fehler aufgetreten, so unternimmt das Handgerät einen erneuten Programmierversuch. Es setzt diesen Zyklus solange fort bis die Programmierung der Mine als erfolgreich angezeigt wird oder diese nach einer begrenzten Anzahl von Versuchen als defekt gelten muß.
• 5. War die Programmierung der Mine nicht erfolgreich, quittiert die Mine die Programmierung nicht oder antwortet sie mit "nicht programmiert", so zeigt das Handgerät den Minenzustand "kein Kontakt" an.
• 6. Nach der erfolgreichen oder erfolglosen Programmierung einer Mine wird der jeweilige Minenzustand "sicher" bzw. "kein Kontakt" noch eine bestimmte Zeit angezeigt. Anschließend wird der Minen-Nummernzähler inkrementiert, und das Handgerät ist zur Programmierung weiterer Minen bereit.

Nach der erfolgreichen Programmierung einer oder mehrerer Minen muß das Handgerät in die Betriebsart "Fernsteuern", d. h. in die Befehlsphase umgeschaltet werden. Jetzt sind die Minen nur noch über den abhörbaren HF-Funkkanal ansprechbar. Ein Bediener des Handgerätes kann in dieser Befehlsphase einzelne Minen oder aber auch ganze Minengruppen fernsteuern. Dazu muß er die gewünschte Mine bzw. die Minengruppe und den auszuführenden Befehl anwählen. Die Fernsteuerung einer Mine in der Befehlsphase läuft wie folgt ab:

• 1. Entsprechend der angewählten Mine und dem gewünschten Befehl sendet das Handgerät das mit Redundanz ausgestattete Befehls-Bitmuster über den HF-Kanal aus.
• 2. Alle programmierten Minen empfangen dieses Bitmuster und prüfen seine Richtigkeit aus der Redundanz. Dieser Befehl wurde aber nur mit einer einzigen Mine bzw. einer einzigen Gruppe von Minen in der Programmierphase vereinbart.
• 3. Wurde das geprüfte Bitmuster von der ausgewählten Mine als Befehl erkannt, so führt sie die vorgegebene Anweisung aus und quittiert die Ausführung durch das Aussenden ihres neuen Zustandes "sicher" oder "scharf" über den HF-Kanal.
• 4. Wurde der von der Mine gesendete Status vom Handgerät empfangen und nach der Redundanzprüfung als gültig eingestuft, so wird dieser Minenstatus auf der Anzeige des Handgerätes angezeigt.
• 5. Sind bei der Fernsteuerung Fehler aufgetreten, d. h. war beispielsweise der HF-Kanal gestört und wurde der Befehl falsch empfangen, so unternimmt das Handgerät einen erneuten Fernsteuerversuch. Es setzt diesen Zyklus solange fort bis ein gültiger Minenstatus erkannt wurde oder nach einer begrenzten Anzahl von Versuchen die Verbindung zu dieser Mine als gestört gelten muß.
• 6. War der Fernsteuerversuch nicht erfolgreich, so zeigt das Handgerät den Minenzustand "kein Kontakt" an.

Das Handgerät kann beispielsweise die in Fig. 5 gezeigte Ausgestaltung aufweisen. Der Einschaltung des Handgerätes dient ein seitlich angeordneter Taster 60. Der in dem Handgerät 18 enthaltene Mikrocomputer schaltet automatisch die Energieversorgung ab, wenn innerhalb einer bestimmten Zeit nach der Betätigung der Einschalttaste 60 keine Eingabe des Bedieners, wie beispielsweise Auswahl einer Mine, Kommunikation mit einer Mine usw. erfolgte. Im oberen Viertel des Handgerätes 18 ist ein Anzeigefeld vorgesehen, wobei eine erste einstellige LCD-Anzeige 62 der Anzeige einer Minengruppennummer und eine zweistellige LCD-Anzeige 64 der Anzeige der Nummer einer ausgewählten Mine dient. Drei daneben übereinander angeordnete Leuchtdioden 66, 68 und 70 dienen der Darstellung des Minenzustandes, der durch "sicher", "scharf" und "kein Kontakt" vorgegeben sein kann. Unterhalb des Anzeigefeldes befindet sich ein Kippschalter 72, durch den die Programmierphase bzw. die Befehlsphase ausgewählt werden kann. Unterhalb dieses Kippschalters befindet sich ein Tasten-Bedienfeld, das zehn Tasten (0- 9) für die Eingabe einer Minennummer, eine Taste (alle) für die Auswahl aller programmierten Minen, eine Taste (Gruppe) für die Auswahl einer Minengruppe, eine Taste (DEF) für die Definition einer Minengruppe, eine Taste (DEF Löschen) zum Löschen von Gruppenzuweisungen, eine Taste (Anzeigen) zum Anzeigen der Gruppenzugehörigkeit von Minen, drei Befehlstasten (Sichern, Schärfen, Zustand), eine Taste (Halt/Löschen) zum Unterbrechen der Befehlsausführung bzw. zur Korrektur einer Eingabe und eine Taste (Eingabe/Senden) zum Abschließen einer Eingabe bzw. zum Staaten der Datenübertragung vom Handgerät zur Mine umfaßt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Fernbetätigung (Sichern, Schärfen) von Minen durch drahtlose Fernsteuerung in einer Befehlsphase, da­ durch gekennzeichnet, daß nach der Aufstellung und vor der Fernbetätigung einer jeden Mine mit dieser oder mit einer Gruppe von Minen über einen örtlich begrenzt wirkenden abhör- und störungssicheren Kanal Befehls- und Quittungsbitmuster in einer Programmierphase vereinbart werden, um in der Befehlsphase nur auf in der Programmierphase vereinbarte Befehle zu antworten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Programmierung über einen Infrarot-(IR)-Kanal.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Befehls- und Quittungsbitmuster auf einer Zufallsbasis generiert werden und mit Redundanz ausgestattet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für eine Gruppe von Minen die gleichen Befehls- und Quittungsbitmuster vereinbart werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch jeweils einen Mikrocomputer (30, 50) sowie eine HF-Sende/Empfangseinrichtung (42, 42′; 56, 56′) und eine IR-Sende/Empfangseinrichtung (44, 44′; 58, 58′) in einem Handgerät (18) und in der Mine (10-10 ^IV).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen nicht flüchtigen Speicher (32) im Handgerät (18) für die Abspeicherung von pro Mine bzw. Minengruppe vereinbarter Befehle und Quittungen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Rauschgenerator (36) zur Initialisierung von in dem Handgerät und in der Mine angeordneten Pseudo-Zufallsgeneratoren (24, 24′).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Anzeigeeinrichtungen (36, 52), um an dem Handgerät die Nummer der ausgewählten Mine bzw. Minengruppe, den gewünschten Befehl und den Betriebszustand der Mine und an der Mine deren Betriebszustand anzuzeigen.