DE9218823U1

DE9218823U1 - Multisensorsystem zur Erkennung und Identifizierung von Kampfsituationen

Info

Publication number: DE9218823U1
Application number: DE9218823U
Authority: DE
Original assignee: Daimler Benz Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2002-08-28

Description

&diams;:

18.08.1992, 3284A

Kremnitz/Th

11325

Multisensorsystem zur Erkennung und Identifizierung von Kampfmitteln und Kampfsituationen

Die Erfindung bezieht sich auf ein MuHisensorsystem zur Erkennung und Identifizierung von Kampfmitteln und Kampfsituationen gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Einrichtungen zur Raumüberwachung und Erkundung sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. So 1st es beispielsweise aus der DE-PS 28 18 942 bekannt, einen Raum virtuell 1n sogenannte Schutzzonen zu unterteilen, wobei diese Schutzzonen 1n geometrischen Daten als sogenannte Warn- und Alarmzonen gespeichert und von Lichtstrahlen abgetastet werden. Eventuell in den einzelnen Schutzzonen befindliche Objekte reflektieren diese Strahlen und aus den gespeicherten Daten wird durch Signaldaten vergleich und der Laufzeit die Lage und gegebenenfalls die Art des Objektes ermittelt.

Diese Ausführungsform, die 1n Aufbau und Funktion gemäß der US 4 319 noch erweitert worden ist, kann jedoch nicht dazu verwendet werden, die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen, nämlich ein Areal beispielsweise einen kompletten Flugplatz - während eines feindlichen Angriffs laufend zu überwachen und alle Ereignisse zeitlich und örtlich zu detektieren, analysieren und zu registrieren und unmittelbar nach dem Angriff in kürzester Zeit eine sogenannte "Bestandsaufnahme" des Arealzustandes abzugeben und Beschädigungen, beispielsweise der Lande- und Startbahn, Bombenkrater innerhalb des festgelegten Gebietes, Brände und Anlagenzerstörungen, oder feindliche Objekte, beispielsweise Panzer, Blindgänger oder andere Waffensysteme, aber auch abgeschossene Flugzeuge etc. festzustellen und anzuzeigen.

•&iacgr;

18.08.1992, 3284&Agr;

Kremnitz/Th

11325

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert und in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigen:

Fig. la ein Schaubild eines durch Luftangriff attakierten Flugplatzes in der sogenannten Groberkundungsphase,

Fig. Ib ein Schaubild des Flugplatzes gemäß Fig. 1 in der Feinerkundungsphase unmittelbar nach dem Angriff,

Fig. Ic ein Schaubild der externen Auswertezentrale, die mit einer Lagedarstellungseinrichtung kommuniziert,

Fig. 2 eine Konfigurationsübersicht zur Darstellung der Hauptsystemkomponenten, deren Verbindungen und deren Positionierung (Disloziierung),

Fig. 3 ein Schemabild bezüglich der Konfiguration zur Groberkundung,

Fig. 4a ein Schemabild bezüglich der Konfiguration zur Feinerkundung durch das bodenfeste Sensornetz,

Fig. 4b ein Schemabild bezüglich der Konfiguration zur luftmobilen Feinerkundung.

Wie die Fig. la und Ib veranschaulichen, ist zur Erkennung und Identifizierung von Objekten - insbesondere offenliegende und eingedrungene Kampfmittel - am Beispiel einer Flugplatz-Anlage ein bodenfestes und luftmobiles Multisensorsystem rund um bzw. in der zu überwachenden Anlage positioniert, wobei der "Systemablauf" von zwei Phasen der Erkundung bestimmt wird. In Fig. la ist die erste Phase "Groberkundung während des Angriffs" skizziert, in der Fig. Ib die zweite Phase "Feinerkundung nach

18.08.1992, 3284&Agr;

Kremnitz/Th

11325

dem Angriff". In der F1g. Ic ist die extern und vorwiegend mobil ausgestaltete Auswertezentrale EESC (Explore Exploitation System Center) veranschaulicht, die Ihrerseits die verarbeiteten Daten einer Anzeige- und Interpretationsstation ERIC (Explore Representation and Interpretation Center) zur Darstellung weiterleitet. Diese Station kann sich auch extern von der Auswertezentrale EESC befinden.

Um nun eine laufende Aussage über Art und Umfang der durch einen feindlichen Angriff verursachten Schäden zu erhalten, ist das zu schützende Areal - hier ein Flugplatz - zunächst mit einem Groberkundungsnetz ECRS (Explore Coarse Reconnaissance System) versehen, das aus bodenfest verlegten Sensoren, Netzintelligenz und Datenübertragung besteht. Vorzugswelse handelt es sich bei diesen Sensoren um aktive und/oder passive akustische und seismische Geräte, die zu einem oder mehreren Netzen in dem zu überwachenden Areal miteinander verbunden sind und mit der externen, mobilen Auswertezentrale EESC kommunizieren.

Durch diese Sensoren, die das sogenannte Groberkundungsnetz ECRS bilden, sind nun laufend Aussagen über Art und Umfang des Schadens gewährleistet, wobei auch der Ausfall des einen oder anderen Sensors durch die Kampfeinwirkung eine exakte Situationsaussage darstellt. Dieses als grobes Erkundungsergebnis bezeichnete Informationsergebnis versetzt die Objektführung bereits während des Angriffs in die Lage, Vorbereitungen und Einsatzmaßnahmen zu treffen, die unmittelbar nach dem Angriff befohlen werden können und so ein optimales Timing in allen zu treffenden Maßnahmen zu gewährleisten.

Unmittelbar nach dem feindlichen Angriff, der u. a. auch durch die Signale beziehungsweise durch deren Ausbleiben sofort angezeigt wird, tritt die zweite Phase des Systems 1n Aktion, wobei hierfür die Ergebnisse aus der ersten Phase zur Eingrenzung der Erkundung auf die "getroffenen" Flächen dienen. Daraus folgt u.a. eine erhebliche Zeitersparnis. Als sogenannter "Feinaufklärer" können bemannte und unbemannte

18.08.1992, 3284A

Kremnitz/Th

11325

Fluggeräts dienen, die entsprechend der gewählten Konzeptalternative mit entsprechender Hardware und Software bestückt sind und gegebenenfalls über eine Telemetrie-Kommandostation ETCC (Explore Telecommandand Control station) gesteuert wird. Dieser Feinaufklärer kann außerhalb des zu überwachenden Areals stationiert werden. Im hier im gewählten Beispiel ist er in einem vom Flugplatz entfernt angeordneten Gebäude ESLC (Explore Starting and Landing Center) untergebracht. Dieses ESLC kann natürlich auch ein mobiles Gerät sein.

Der im Beispiel angegebene luftmobile Feinaufklärers (RPV) wird auf eine Aufklärungshöhe von bspw. 100 m gestartet und fliegt nach einem vorgegebenen System das zu überwachende Areal ab, wobei sich die durch die Sensoren abgedeckten Flächen gegenseitig so überdecken, daß eine lückenlose Erfassung gewährleistet ist. Durch die ortsfesten Anlagen des zu überwachenden Flugplatzes sind sogenannte Fixpunkte gegeben, durch die eine laufende genaue Ortsbestimmung sowohl der Schäden oder eingedrungenen Objekte gewährleistet 1st, als auch eine genaue kontinuierliche Positionsbestimmung des Feinaufklärers ermöglicht wird.

Die durch die Sensorik des Feinaufklärers aufgenommenen Daten werden am Träger vorverarbeitet und als sogenannte "Nettoinformationen" an die Auswertezentrale EESC gesandt. Die Antenne dieser Auswertezentrale ist mit einem Trackingsystem zur Verfolgung des Feinaufklärers und zum Empfang der Signale ausgerüstet. In der Auswertezentrale EESC werden die empfangenen Daten über einen eigenen schnellen Bus in einer Speichereinheit abgelegt. Parallel dazu erarbeitet der Auswerteprozessor mittels geeigneter Algomrithmen den Mustererkennungsprozeß. Eine Korrelation der verschiedenen Sensordaten zur Ermittlung eines gemeinsamen Objektsignaturkomplexes führt zu einer objektspezifischen Merkmalsextraktion. Nach dieser Extraktion wird mit dem vorhandenen gespeicherten Datenbestand ein Objektvergleich durchgeführt. Unbekannte bzw. neue Objekte werden interaktiv durch den Auswerter bestimmt, nämlich durch die Darstellung

18.08.1992, 3284A

Kremnitz/Th

11325

des kompletten Objektbildes. Die Datenaufnahme, Datenübertragung und deren Verarbeitung erfolgt in Sensorechtzeit.

In Fig. 2 ist eine Konfigurationsübersicht der Hauptsystemkomponenten, deren Verknüpfung und deren Positionierung veranschaulicht. Zur sogenannten Groberkundung während des Angriffs dienen im Boden festinstallierte, zu einem oder mehreren Netzen verknüpfte seismische und/oder akustische Sensoren, beispielsweise Geophone und/oder Mikrophone, welche durch die Aufnahme von Luft und/oder ßodenschall, Aufprall- und Bodene1ndr1ngere1gnisse, Explosionen etc. von Kampfmitteln detektieren, die Signale drahtlos an eine lokale Netzzentrale geben, in der sie zusammengefaßt und grob klassifiziert vorverarbeitet und ebenfalls drahtlos an die bodenmobile Auswertezentrale EESC übertragen werden. Hler werden die von den einzelnen Arrays empfangenen Daten korreliert, gespeichert und feinklassifiziert.

Die so laufend erhaltenen Informationen führen 1n der Auswertezentrale EESC zu einer Quasi-Echtzeit-Lagedarstellung für das zu überwachende Areal, die noch während, aber spätestens unmittelbar nach Beendigung des Angriffs, zur Missionsbestimmung des luftmobilen Feinaufklärers herangezogen werden. Dieser Feinaufklärer als Teil des Feinaufklärungssystems EDRS (Explore Detailed Reconnaissance System) 1st beispielsweise mit einem optronischen Sensor und einem Radarsystem ausgerüstet. Die Flugmission wird - wie bereits erwähnt - automatisch nach der Vorgabe der Groberkundungsergebnisse und den vorbestimmten Prioritätsdaten festgelegt, kann aber jederzeit korrigiert werden. Außerdem werden die ausgewerteten Daten der Groberkundung auch zur Darstellung in die Anzeige- und Interpretationsstation ERIC übertragen.

Wie bereits erwähnt, werden alle aufgenommenen Daten der Grob- und Feinerkundung bereits am Sensor selbst vorverarbeitet. Diese Vorverarbeitung

18.08.1992, 3284&Agr;

Kremnitz/Th

11325

beinhaltet z.B. adaptive Verfahren der Datenmanipulation, Datenreduzierung und einfache Merkmalsextraktionsverfahren, sowie gegebenenfalls eine Korrelation mit den vorverarbeiteten Daten des mobilen Radars, Referenz- und den Missionsdaten (Zeit, Ort, Lage des Feinaufklärers). Diese so erhaltenen Nettoinformationen werden über eine bodenseitig nachgeführte Kommunikationsstrecke an die bodenmobile Auswertezentrale EESC 1m GHz-Band übertragen. Bei diesem drahtlosen Datenübertragungssystem 1st es natürlich erforderlich, daß die mobile Auswertezentrale EESC mit einer automatischen Antennennachführung auf den luftmobilen Sensorträger EDRS für ihren Empfänger ausgerüstet 1st, damit die Datenstrecke ununterbrochen aufrechterhalten bleibt.

In der Auswertezentrale (EESC) werden die aufgenommenen Daten mit dem Ziel der automatischen Objekterkennung 1n Quasi-Echtzeit verabreitet. Nichterkannte Objekte können durch Anzeige der Rohdaten vom aufgenommenen Sensor am Bildschirm durch einen Auswerter weiterbearbeitet und erkannt werden.

Die logistische Supportzentrale ELSC (Explore Logistüc Support System) dient zur Aufrechterhaltung des Gesamtsystems. Es unterstützt die Komponenten hinsichtlich Wartung und Instandsetzung. Die ELSC kann außerhalb einer ortsfesten Einrichtung (oder zu erkundendes Gebiet) disloziert werden. Durch Vergleich mit Objekt- und Referenzdaten und Zuordnung von deren Positionen in einem festen Koordinatensystem (z.B. UTM-Gitter) kann das Objekt bestimmt und lokalisiert werden.

Dieses Ausführung des Explore-Systems läßt sich noch durch diverse Verfahren erweitern, wie beispielsweise Datenfusionierung mit externen Daten (z.B. Personenmeldung).

Sämtliche Informationen während und nach dem Feindangriff und dessen Ein- und Auswirkungen werden von der Auswertzentrale EESC einer Anzeige- und Interpretationszentrale ERIC zugeführt und dort zur Anzeige gebracht. Das vorbeschriebene Multisensorsystem kann selbstverständlich

18.08.1992, 3284&Agr;

Kremnitz/Th

11325

für jeden Einsatzfall in Hardware und Software speziell modifiziert werden. Eine solche Modifizierung für das vorbeschriebene Groberkundungsnetz ist in der Fig. 3 so detailliert und deutlich veranschaulicht, daß sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen dürften. Dies gilt auch für die in Fig. 4a gezeigte Darstellung eines Feinerkundungsnetzes ERSP (Explore Reconnaissance System for Penetrated Objects) für eingedrungene Objekte und für das in Fig. 4b gezeigte luftmobüe Feinerkundungssystem EDRS. Die in Fig. 4a gezeigte Ausführung des Feinerkundungsnetzes ERSP enthält z.B. aktive Seismik. Alternativ könnte auch Georadar verwendet werden.

Claims

18.08.1992, 3284A Kremnitz/Th 11325 Multisensorsystem zur Erkennung und Identifizierung von Kampfmitteln und Kampfsituationen

1. Multisensorsystem zur Erkennung und Identifizierung von Kampfmitteln und Kampfsituationen innerhalb eines speziell zu überwachenden Raumes wie Flugplatz, Munitions- und Waffenlager oder anderen Areals, dadurch gekennzeichnet, daß dieses System sich aus einem bodenfest installierten System vernetzter Sensoren (ECRS) aus passiven oder aktiven akustischen und/oder seismischen Sensoren zur Groberkundung der Gegebenheiten Innerhalb des Areals während des Angriffs, einem luftmobilen Sensorsystem (EDRS) aus optronischen Sensoren und/oder Radar bzw. Laserscanner zur Feinerkundung der Gegebenheiten innerhalb des Areals nach dem Angriff und einer bodenseitigen Auswertezentrale (EESC) mit einer bodenmobilen Telekommando- und -kontirollstation (ETCC) zur Auswertung und Lagedarstellung aller Daten zusammensetzt.

2. Multisensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bodenfest verlegten Sensornetze (ECRS) von Geophonen und/oder Mikrophonen gebildet werden, deren Signale 1n der externen Auswertzentrale (EESC) verarbeitet (SignalfHterung, Daten-Korrelation, -Interpretation, ...) werden.

3. Multisensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als luftmobiles Sensorsystem ein bemannter oder unbemannter Flugkörper als Träger der Sensoren dient, in dessen Daten- und Steuercomputer die aufgenommenen Signale vorverarbeitet (Datenkorrelation, Datenreduktion, ...) und mit den eigenen Navigationsdaten und den errechneten Lagedaten versehen an die Auswertezentrale (EESC) übertragen werden.

18.08.1992, 3284A

Kremnitz/Th

11325

4. Multisensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bodenseitige Datenempfänger der Auswertezentrale (EESC) mit einer Einrichtung zur automatischen Antennennachführung auf den luftmobilen Sensorträ'ger (EDRS) ausgerüstet ist,

5. MuItisensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Feinerkundung der Gegebenheiten durch das luftmobile Sensorsystem (EDRS) gleichzeitig eine aktive Erkundung der Szene Innerhalb des Areals durch das bodenfeste, aus aktiven Seismiksensoren oder Georadareinrichtungen bestehende Sensornetz (ERSP) durchgeführt wird.

6. MuItisensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bodenseitige Auswertezentrale (EESC) mobil ausgestaltet 1st, der sowohl eine externe, stationäre Darstellungs- und Interpretationsstation (ERIC), das bodenfeste, aktive seismischen Sensornetz des Sensorsystems (ECRS) als auch die bodenmobile Telemetrie-Kommando- und -Kontrollstation (ETCC) und eine bodenmobile Start- und Landestation (ESLC) zugeordnet 1st.

7. MuItisensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Start- und Landestation (ESLC) ein mobiler Shelter zum Transport des Trägers (Flugkörper, Helikopter) des luftmobilen Sensorsystems (EDRS) ist, der am Einsatzort sich automatisch zu einer Start- und Landeplattform ausklappen läßt.