DE4406227C1 - Vorrichtung zur Tarnung von Objekten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Radar-, Infrarot- und/oder visuellen Tarnung von Objekten, die auf ihrer jeweiligen Vorderseite eine Vielzahl von beliebig verteilten Strahlern/Absorbern aufweisen und auf der jeweiligen Objektrückseite eine ähnliche Vielzahl von Sensoren besitzen, die die Hintergrundstrahlung des zu tarnenden Objektes erfassen und mit dieser Information die Strahlungsintensität der Strahler/Absorber auf der jeweiligen Objektvorderseite an die Hintergrundstrahlung angleichen.

Bewegte und ruhende Objekte mit guten Tarnkappeneigenschaften unterdrücken ihre Strahlungssignatur in den Hauptbedrohungsrichtungen fast vollständig. Bei Betrachtung gegen einen klaren Himmel ist dies auch wünschenswert, nicht jedoch bei einer Blickrichtung gegen einen stärker reflektierenden oder strahlenden Hintergrund, wie Wolken, Felsmassive oder die Erdoberfläche. In diesem Fall würde in der Strahlungssignatur ein Loch zu sehen sein, das zur Enttarnung verwendet werden kann. Ziel der Tarnung eines Tarnkappenträgers ist es, diesen durchsichtig, nicht jedoch einschließlich seines Hintergrundbildanteils unsichtbar zu machen.

Aus der DE 28 48 072 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung der Strahlung eines metallischen Zieles an die Abstrahlung seiner Umgebung bekannt. Zum Zweck der Tarnung wird die Abstrahlung der Umgebung als Maß für eine aktive Anpassung mit Hilfe einer am Ziel installierten Strahlungsquelle herangezogen, wobei die Abstrahlung der bewachsenen Umgebung, die Umgebungstemperatur und der Wolkenbedeckungsgrad gemessen werden und dem Ergebnis die Eigenstrahlung des unter Ausnutzung der reflektierenden Strahlung des Himmels im Vergleich mit der Erde kälteren Zieles über eine Mikrowellenstrahlungsquelle zumindest in einem der atmosphärischen Spektralbereiche von 20, 35 oder 95 Gigahertz angepaßt wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine wirksame Tarnung des zu schützenden Objektes nur dann gegen Mikrowellen erzielt, wenn der jeweilige Hintergrund aus allen Betrachtungsrichtungen gesehen gleich stark strahlt oder wenn es sich nur um eine einzige Bedrohungsrichtung handelt und diese vorab bekannt ist. Die Hintergrundstrahlung wird dabei aus der gemessenen Umgebungstemperatur und dem Wolkenbedeckungsgrad errechnet. Örtliche Unterschiede und Details in der Hintergrundstrahlung aus einem vom Ziel abgeschatteten Bereich können nicht erfaßt werden, wenn das Ziel, wie z. B. der Panzer gemäß DE 28 48 072, erfindungsgemäß die starke Emissionsstrahlung der bewachsenen Umgebung simuliert, sich aber gerade über einer Stahlbrücke mit geringer Emission befindet. Ferner wird auch das Niveau der Strahlungsintensität nicht vollständig, sondern nur annäherungsweise erreicht (Spalte 4, Zeile 65).

Die DE 32 17 977 C2 beschreibt eine Vorrichtung zur Tarnung von Objekten gegen eine Aufklärung durch Wärmebildgeräte mittels Erzeugung von Scheinbildern unter Verwendung von miteinander verbundenen, wärmeempfindlichen Sensoren und thermischen Energiequellen, wobei die wärmeempfindlichen Sensoren und die thermischen Energiequellen zu einem Tarnsegment zusammengefaßt sind, das zu tarnende Objekt von diesen Tarnsegmenten überzogen ist und jedem wärmeempfindlichen Sensor eines Tarnsegments auf der einen Objektseite eine thermische Energiequelle eines Tarnsegmentes auf der gegenüberliegenden Objektseite zugeordnet ist. Hierbei ist die Tarnung nur dann wirksam, wenn der jeweilige Hintergrund aus allen Betrachtungsrichtungen gesehen gleich stark strahlt oder wenn nur eine einzige Bedrohungsrichtung vorliegt und diese vorab bekannt ist. Die Strahlung des Hintergrundes wird dabei pauschal gemessen, d. h. nur für eine einzige Bedrohungsrichtung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine erheblich bessere Tarnung von Objekten gegen Aufklärung mittels elektromagnetischer Strahlung gewährleistet wird, indem der durch das zu tarnende Objekt abgedeckte Hintergrund für alle Bedrohungsrichtungen zu jedem Zeitpunkt möglichst naturgetreu abgebildet wird, so daß kein Loch in der Signatur auftritt.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs näher genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes Segment der Objektoberfläche zum gleichen Zeitpunkt in unterschiedliche Bedrohungsrichtungen diejenigen Intensitäten abstrahlt, die den unterschiedlichen Hintergrundabschnitten eines jeden Objektoberflächensegments entsprechen.

Vorteilhafterweise ist zwischen Sensoren und Strahlern ein Rechner geschaltet, der mit der Information aus Relativbewegung von Objekt und Hintergrund sowie aus einer reduzierten Anzahl von Kontrollmeßwerten der Hintergrundstrahlung das abzustrahlende Scheinbild des Hintergrunds weitgehend selbständig erstellt bzw. verändert und - falls eine Speicherung der Hintergrundbilder im Bordrechner bereits vor dem Start des Fahrzeugs möglich ist - diese gespeicherten Daten anstelle oder zusätzlich zu den Kontrollmeßwerten zur Erstellung des Scheinbildes benützt.

Vorzugsweise werden bei schnell wechselnden Hintergrunddetails die vor dem Flug gespeicherten Hintergrunddaten und die während des Flugs gemessenen Korrekturwerte des Hintergrunds im Bordrechner so zur Steuerung der Abstrahlung des Scheinbildes verarbeitet, daß die Trägheit der Strahler weitgehend kompensiert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den entscheidenden Vorteil einer Berücksichtigung der Richtungsabhängigkeit. Dies bedeutet, daß die Vorrichtung nicht nur in einer einzigen Bedrohungsrichtung bzw. nicht nur für einen uniformen Hintergrund wirksam ist, sondern es werden sowohl bei der Bestimmung des Hintergrundes als auch bei der Abstrahlung des Scheinbildes zur Rekonstruktion dieses Hintergrundes mehrere oder alle Richtungen berücksichtigt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung für ein Funktionsbeispiel mit Radartarnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 schematisch den Strahlenverlauf zwischen einem Radargerät, einem Flugzeug und einer Wolkendecke; und

Fig. 2 den Strahlenverlauf zwischen einem auf einer Kuppe angeordneten Radargerät und einem tiefer fliegenden Flugzeug.

In Fig. 1 ist mit 1 ein zu tarnendes Objekt, beispielsweise ein Flugzeug, bezeichnet, das eine von einem Radargerät 2 stammende auftreffende Radarstrahlung zum großen Teil absorbiert. Befindet sich nun oberhalb des Flugzeuges 1 eine Wolkenbank 3, die ja ebenfalls als Reflektor für Radarstrahlung in Frage kommt, so bemerkt das feindliche Radar 2 ein sog. Schattenloch an der Stelle, an der Radarstrahlung vom Flugzeug 1 nicht reflektiert, sondern absorbiert wird. Bei einem hochauflösenden Radargerät 2 läßt sich damit ein zu tarnendes Objekt erfassen, so daß eine Enttarnung möglich wird.

Zum besseren Verständnis ist in Fig. 1 mit a der vom Radargerät 2 ausgesandte und mit b der vom Hintergrund, d. h. in der Wolkenbank 3 reflektierte Strahl bezeichnet. Mit c ist der vom Radargerät ausgesandte, auf das Flugzeug 1 geleitete Radarstrahl bezeichnet und mit d der viel zu geringe, vom Flugzeug 1 in Richtung des Radargerätes 2 reflektierte Anteil des Strahles, dessen größter Teil absorbiert wird. Die "gestörte" Rückstrahlung ist durch den sie durchsetzenden Doppelstrich || bezeichnet. Mit e ist nun ein vom Flugzeug ausgesandter Strahl und mit f der reflektierte Anteil dieses Strahls bezeichnet, der von einem Sensor 7 erfaßt wird. Eine Vielzahl von Sensoren auf der dem nachzubildenden Hintergrund, in diesem Fall der Wolkenbank 3 zugewandten Seite des zu tarnenden Objekts, d. h. des Flugzeugs 1, sind an dessen Oberseite beliebig verteilt und können mit einem Rechner verbunden sein, der wiederum mit einem oder einer Vielzahl von Strahlern/Absorbern verbunden ist, die beliebig an der den Hauptbedrohungsrichtungen zugewandten Seite, z. B. an der Unterseite des Flugzeugs 1, verteilt sind. Der Rechner steuert nun in Abhängigkeit von den von den Sensoren gelieferten Signalen die Strahler derart an, daß jeder Strahler zum gleichen Zeitpunkt unterschiedliche Intensitäten in unterschiedlichen Richtungen abstrahlt.

Fig. 2 zeigt ein zu tarnendes Objekt, d. h. ein Flugzeug 1, welches von einem auf einer Bergkuppe 4 angeordneten feindlichen Radar 2 aufgespürt werden soll. Als Hintergrund, d. h. in Verlängerung der Hauptbedrohungsrichtung durch das Radargerät 2 befindet sich eine niedrige Bergkuppe bzw. der Erdboden 5. Die diesem Hintergrund 5 zugewandte Seite des Flugzeuges 1 weist nun erfindungsgemäß eine beliebige Anzahl von Sensoren 7 auf, die über den Rechner mit den dem Radargerät 2 zugewandten Strahlern 6 verbunden sind. Letzteres sendet den Strahl c in Richtung des vermuteten Objektes aus. Der mit d bezeichnete Strahl ist nun der durch das getarnte Flugzeug 1 gestörte, nicht der Reflexion des Hintergrundes 5 entsprechende, mit dem Doppelstrich || gekennzeichnete und zum Radargerät 2 zurückkehrende Strahlenanteil, wohingegen mit g die Abstrahlung des vom Flugzeug 1 erzeugten, dem Hintergrund entsprechenden Strahls f entspricht, mit dem die Beseitigung des Schattenlochs erfolgt, das dem durch das angestrahlte Flugzeug 1 aufgrund dessen Absorption entstehenden Schattens entspricht. Schematisch ist hierbei mit 6 einer der Strahler bezeichnet und mit 7 einer der Sensoren zur Steuerung des Strahlers 6. Es ist klar, daß Strahler und Sensoren beliebig über die Oberfläche des zu tarnenden Objektes verteilt werden können und so eine optimale Tarnung für alle möglichen Bedrohungsrichtungen bewirken.

Eine Vereinfachung des Aufwandes für die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch erzielt werden, daß der Hintergrund vor dem Start im bordeigenen Rechner gespeichert wird und nur gelegentlich durch Neuabtastung und entsprechende Korrektur während des Flugs an zwischenzeitlich aufgetretene Änderungen angepaßt wird. Diese Technik ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich um schnellbewegliche Objekte, wie z. B. Flugzeuge, handelt, die weniger Details des Hintergrundes simulieren müssen als beispielsweise große Schiffe.

Dabei wird vorausgesetzt, daß der Hintergrund bereits vor dem Start im wesentlichen bekannt ist. Falls dies nicht der Fall sein sollte, so kann für jeden Punkt der Oberfläche des Objektes zum gleichen Zeitpunkt der Hintergrund aus allen Betrachtungsrichtungen bestimmt und sofort in alle Bedrohungsrichtungen abgestrahlt werden. Dies bedeutet jedoch einen erheblichen Aufwand.

Zur Verringerung dieses Aufwandes kann insbesondere bei großen Objekten, wie Schiffen, die Oberfläche sinnvoll segmentiert werden und gleichzeitig eine Einschränkung auf eine begrenzte Anzahl von Bedrohungsrichtungen von Vorteil sein. Die Hauptvereinfachung bei der Messung des Hintergrundes kann dadurch erreicht werden, daß die Meßwerte nicht direkt an die Strahler 6 weitergegeben werden, sondern dem Rechner zugeführt werden, der sie zu einem Scheinbild verarbeitet und dieses speichert, wobei der Rechner dieses Scheinbild entsprechend der Relativbewegung von Objekt und Hintergrund selbst verändert. Dabei dient eine reduzierte Anzahl von Hintergrundmeßwerten durch die Sensoren zur Korrektur des errechneten Bildes bzw. zum Erzeugen der am vorderen Bildrand neu hinzugekommenen Bildteile.

Dies bedeutet im Falle eines Schiffes im Extremfall einer Vorwärtsgeschwindigkeit von Null (d. h., daß sich das Schiff auf der Stelle dreht), daß alle Hintergrundpunkte nach einer ersten Messung bekannt sind und nur noch per Rechner auf der Schiffsoberfläche entsprechend der Schiffsdrehung verschoben werden müssen. Außer der Messung einiger Korrekturbildpunkte brauchen keine neuen Hintergrundpunkte mehr gemessen zu werden.

Im anderen Extremfall der geradlinigen Fortbewegung vor einem örtlich wechselnden Hintergrund wandert jeder Bildpunkt vom Bug des Schiffes bis zum Heck und braucht während dieser Zeit, außer für gelegentliche Korrekturen, nicht mehr gemessen zu werden.

Falls sich nun der Hintergrund nicht nur örtlich, sondern bei festgehaltenem Ort auch zeitlich ändert, kommen die hier vorgeschlagenen Vereinfachungen nur in geringerem Maße zum Tragen. Ein wesentlicher Vorteil wird jedoch dennoch zu erzielen sein, weil vor allem bei periodisch ablaufenden zeitlichen Veränderungen, wie Wellengang, Leuchtfeuer, etc., weniger Meßvorgänge erforderlich sind. In der Praxis wird meist eine Überlagerung dieser und ähnlicher Extremfälle vorkommen. Die Aussagen für das Schiff gelten selbstverständlich für manövrierende Flugzeuge. Als Erleichterung kommt beim Flugzeug hinzu, daß weniger Hintergrunddetails nachgebildet werden müssen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich genau so gut zur verbesserten Tarnung von visuell zu ermittelnden Objekten, die z. B. mittels Scheinwerfern angestrahlt werden und sich vor einem Hintergrund mit größerem Reflexionsvermögen befinden. In diesem Fall werden über optisch wirksame Strahler Lichtintensitäten richtungsabhängig zurückgestrahlt, die dem reflektierenden Hintergrund entsprechen.

Erfindungswesentlich ist die Erhöhung der Sicherheit der Tarnung gegen feindliche Radar- und/oder Infrarotaufklärung aufgrund der Berücksichtigung der Richtungsabhängigkeit, d. h. des Abstrahlens der den Hintergrund nachbildenden Signale durch jeden Strahler mit unterschiedlichen Intensitäten in unterschiedlichen Richtungen zu jedem Zeitpunkt.

Die Erfindung betrifft uneingeschränkt den gesamten Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung, insbesondere vom sichtbaren Licht über Infrarot und den Radar- und Mikrowellenbereich bis hin zu den Rundfunkwellen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Radar-, Infrarot- und/oder visuellen Tarnung von Objekten, die auf ihrer jeweiligen Vorderseite eine Vielzahl von beliebig verteilten Strahlern aufweisen und auf der jeweiligen Objektrückseite eine ähnliche Vielzahl von Sensoren besitzen, die die Hintergrundstrahlung des zu tarnenden Objekts erfassen und mit dieser Information die Strahlungsintensität der Strahler auf der jeweiligen Objektvorderseite an die Hintergrundstrahlung angleichen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment der Objektoberfläche zum gleichen Zeitpunkt in unterschiedliche Bedrohungsrichtungen diejenigen Intensitäten abstrahlt, die den unterschiedlichen Hintergrundabschnitten eines jeden Objektoberflächensegments entsprechen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Sensoren und Strahlern ein Rechner geschaltet ist, der mit der Information aus Relativbewegung von Objekt und Hintergrund sowie aus einer reduzierten Anzahl von Kontrollmeßwerten der Hintergrundstrahlung das abzustrahlende Scheinbild des Hintergrunds erstellt bzw. verändert und - falls eine Speicherung der Hintergrundbilder im Bordrechner bereits vor dem Start des Objekts möglich ist - diese gespeicherten Daten anstelle oder zusätzlich zu den Kontrollmeßwerten zur Erstellung des Scheinbildes benützt.

3. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei schnell wechselnden Hintergrunddetails die vor dem Start des Objekts gespeicherten Hintergrunddaten und die während der Bewegung des Objekts gemessenen Korrekturwerte des Hintergrunds im Bordrechner so zur Steuerung der Abstrahlung des Scheinbildes verarbeitet werden, daß die Einschaltverzögerung der Strahler kompensiert wird.