DE102010032458A1

DE102010032458A1 - Aktive Täuschkörper gegen Radarquellen sowie Verfahren zum Schutz von Objekten mit Hilfe derartiger Täuschkörper

Info

Publication number: DE102010032458A1
Application number: DE102010032458A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Schmitz Jürgen; Dr.-Ing. Camp Michael; Dr.-Ing. Jung Markus; Alexander Graf; Dipl.-Päd. Dudek Ellen
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2011-12-15
Also published as: RU2579994C2; RU2013100986A; EP2580808A1; WO2011154099A1

Abstract

Vorgeschlagen wird, zur Ausbildung einer entsprechenden Wolke mit aktiven Täuschkörpern (1), jedem dieser eine Antenne (7) sowie ein so genanntes ,System on Chip' (SoC) etc. mit integrierter Sende-/Empfangseinheit (2, 3) bevorzugt aufzudrucken. Der Aufbau ist vergleichbar mit einem RFID (radio frequenzy identification) bei Abmessungen von etwa einer Chipkarte. Bei der Antenne (7) selbst sollte es sich bevorzugt um eine ultrabreitbandige Antenne handeln.

Description

Die Erfindung beschäftigt sich mit aktiven Täuschkörpern (Düppel etc.), insbesondere miniaturisierte, die ein herannahendes Radar gestütztes System, Geschoss, wie Raketen etc. und andere Suchflugkörper von einem zu schützenden Objekt weglenken und dieses dazu täuschen sollen. Derartige Täuschkörper können bevorzugt munitionsfrei ausgeführt werden und daher auch im zivilen Bereich eingesetzt werden.
Zum Schutz von Objekten, wie Schiffen, Flugzeugen und Fahrzeugen sowie nicht mobilen Objekten sind verschiedene Gegenmaßnahmen bekannt.
Eine erste Gegenmaßnahme ist beispielswiese das Ausstoßen so genannter Düppel aus metallischen Fasern, wie Staniol, und Ausbildung einer Wolke, die einen größeren Radarquerschnitt haben, als das ursprüngliche Ziel ( US 6,876,320 A ; US 2008/0198060 A ; US 2009/02511353 A ).
Eine weitere Variante ist der Abschuss von Flugkörpern, die das ankommende Radarsignal aufnehmen, analysieren und ein Täuschsignal senden ( US 5,388,783 A ; US 6,628,239 A ; US 2009/0189799 A ).
Des Weiteren werden Flugkörper ausgebracht, die ein ankommendes Signal retrodirektiv abstrahlen, beispielsweise als Radarcorner oder Van-Atta-Array ( US 3,496,570 A ; US 3,731,313 A ; US 3,938,151 A ).
Auch direkte Maßnahmen sind bekannt, wie beispielsweise das Abschießen derartiger Suchflugkörper mittels Waffensystemen, wie Maschinenkanonen, und das Aussenden von Flugkörpern – Skyshield – gegen derartige Bedrohungen.
Beim Einsatz eines Stand off Jammers wird das ankommende Radarsignal aufgenommen und analysiert. Danach wird ein Täuschsignal gesendet ( US 3,258,771 A ; US 3,896,438 A ; US 3,958,241 A ; US 4,126,862 A ; US 4,646,098 A ).
Eine weitere Möglichkeit besteht durch die Anwendung der Tarnkappentechnologie. Hierbei werden auf den Oberflächen insbesondere der mobilen Objekte absorbierende Materialien in Dickschicht- oder Komposittechnologie aufgebracht. Bekannt sind dabei isotrope Medien und Dielektrika aus extrudierten/geschäumten Kunststoffen, Graphiten etc. ( US 4,606,848 A ), magnetischen Absorbern und anisotropen Medien (Ferrite) ( US 3,662,387 A ) oder bianisotrope, chirale Absorber ( US 4,606,848 ), etc.
Nachteilig ist, dass bekannte aktive Täuschkörper in der Regel aus einer einzelnen Empfangs- und Sendeeinheit als Payload bestehen und eine Energieversorgung benötigen.
Aus der DE 103 46 001 B4 ist ein Schiffsschutzsystem bekannt, das für das Ausbringen derartiger Wirkkörper oder Düppel verantwortlich zeigt.
Aus der DE 10 2006 017 107 A ist eine Variante bekannt, bei der derartige Wirkkörper über ein Objekt ausgestoßen und vom Objekt eigenen oder einem weiteren Radar angestrahlt werden. Dadurch wird eine für den Suchkopf höhere Rückstrahlfrequenz bildende Wolke erzeugt, sodass sich dieser auf diese Wolke aufschaltet. Derartige Düppel werden als aktive Täuschkörper bezeichnet.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen aktiven Täuschkörper aufzuzeigen, mit dem in einfacher Form eine effiziente Wirkung in Bezug auf das Flugobjekt bewirkt wird.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zur Ausbildung einer entsprechenden Wolke mit aktiven Täuschkörpern, jedem dieser eine Antenne sowie ein so genanntes ,System on Chip' (SoC), System in Package (SiP) oder Application Specific Integrated Circuit (ASIC) mit integrierter Sende-/Empfangseinheit bevorzugt aufzudrucken. Der Aufbau ist vergleichbar mit einem RFID (radio frequency identification) bei Abmessungen von etwa einer Chipkarte. Gegebenenfalls kann eine passende Energieversorgung auf Basis von Folien o. ä. integriert werden. Bei der Antenne selbst sollte es sich bevorzugt um eine ultrabreitbandige Antenne handeln.
Ein derartiger miniaturisierter Aufbau erlaubt es, hunderte dieser aktiven Täuschkörper auszustoßen oder als Payload eines Trägers zu verwenden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Täuschkörper mit unterschiedlichen Radarquerschnitten in eine Wolke eingebettet werden können, sodass ein variableres und größeres Spektrum als Schutzmaßnahme ergriffen und erzielt werden kann. Durch die kleinbauende Art und damit verbunden der vorliegenden Menge der Einzeltäuschkörper kann sogar eine entsprechende Silhouette des zu schützenden Objekts erzeugt werden. Zudem ist eine flache Ausbringung vor dem zu schützenden Objekt möglich.
Der ankommende Flugkörper sendet nun ein Radarsignal zur Navigation und Steuerung seiner Flugbahn. Jeder der in diesem Zusammenhang ausgebrachten Täuschkörper in der Wolke empfängt dieses Signal, wertet dieses im SoC, SiP oder ASIC aus und sendet ein entsprechendes, ggf. modifiziertes zum Teil verstärktes, Täuschsignal (zurück). Auch eine Erzeugung von Dopplerfrequenzen bei schnellen Relativbewegungen oder auch andere modulierte Signalformen sind durch das SoC, SiP bzw. ASIC machbar. Durch Modifikation kann beispielsweise eine Geschwindigkeit vorgetäuscht werden. Die gesendeten Signale werden vom Radar des Flugkörpers empfangen und als ein attraktives Signal eingeschätzt (größerer Radarquerschnitt durch das Auftreten der Wolke).
Der impulsartige Ausstoß und die Beschleunigungen der aktiven Täuschkörper können unter anderem durch den Abschuss von Granaten, Munition, Flugkörpern bzw. Wirkkörpern erfolgen, die die aktiven Tauschkörper definiert ausstoßen. Das Ausstoßen der Täuschkörper kann aber auch mit Hilfe von zwischengespeichertem komprimiertem Gas oder durch dauerhaftes Ausstoßen mit Gebläsen, Pumpen, Kompressoren etc. realisiert werden. Auch Federkräfte – Katapulte, Bogen etc. – oder Railguns (schlagartige elektromagnetische Umformung gespeicherter elektrischer Energie), können genutzt werden, um die Täuschkörper zu verteilen. Kombinationen der vorgenannten Varianten sind möglich.
Der Vorteil liegt somit darin, dass diese Täuschkörper einen flexibleren Einsatz gegenüber Radarerkennung aufweisen, die Möglichkeit besteht, die zu schützenden Objekte in einfacher Art und Weise nachrüsten zu können bzw. die vorhandenen Ausstoßmechanismen ohne wesentliche und kostenintensive Um-/Einbauten zu nutzen.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
1 das Prinzip eines aktiven Täuschkörpers (Radarspoofers),
2 eine schematische Darstellung eines aktiven Täuschkörpers,
3 eine Darstellung einer Wolke aus mehreren aktiven Täuschkörpern,
4a–c Darstellungen der Wolke in ihrer Anwendung zum Schutz verschiedener Objekte.
1 zeigt den Prinzipschaltkreis eines so genannten Radarspoofers 1. Mit 2 ist ein Empfänger, mit 3 eine Signalverarbeitung (Verstärker –V), mit 4 ein Sender und mit 5 ein Diplexer gekennzeichnet.
Ein Eingangssignal R einer Radarquelle – hier Radarsuchkopf 10 (4) – wird über eine Antenne 6 vom Empfänger 2 empfangen und an die Signalverarbeitung 3 gegeben. Die Signalverarbeitung 3 analysiert dieses Signal und liefert je nach Art der Täuschung ein spezifisches Signal R' an den Sender 4. Dieses wird dann über die Antenne 7 wieder zur Radarquelle 10 zurück gesendet. Bevorzugt wird eine gemeinsame Antenne 7, die durch einen Diplexer 8 der jeweiligen Einheit 2, 4 zugeschaltet wird. Ein Aufbau mit zwei oder mehreren getrennten Antennen ist ebenfalls denkbar.
Es bestehen dabei mehrere Möglichkeiten der Signalbe- bzw. -verarbeitung. Exemplarisch seien hier vier genannt.
Eine erste Möglichkeit ist die Vergrößerung des Radarquerschnitts bei CW- und Impuls-Radar. Hierbei wird das Eingangssignal R linear und verzerrungsfrei verstärkt.
Die zweite Möglichkeit ist die Verzögerung des Radarsignals, wobei das Eingangssignal R verzögert wieder an die Quelle 10 zurück gesendet wird, sodass der Reflex später bei dieser Radarquelle 10 eintrifft. Das Ziel erscheint somit weit entfernt.
Als dritte Möglichkeit stellt sich die Erzeugung einer Dopplerfrequenz bei Doppler-Radar. Aufgrund des Eingangssignals und der Geschwindigkeiten des Radarsenders 10 und eines Ziels 11 wird die Dopplerfrequenz in der Signalverarbeitung 3 ermittelt und gesendet. (Dieses Verfahren setzt ein Konditionieren des Täuschsystems (nicht näher dargestellt) mit den erforderlichen Daten voraus.)
Eine alternative vierte Möglichkeit sind Kombinationen der vorgenannten Möglichkeiten.
2 zeigt schematisch die bevorzugte Einbindung der Radarspoofers 1 auf einem Trägersubstrat 1', wie Papier-/Kunststofffolie. Die Antenne 7 ist in Form eines Dipols auf dem(n) Substrat (s) 1' aufgebracht. Alle elektronischen Baugruppen des Tauschkörpers 1 werden durch eine Energiequelle 8 versorgt. Die Energiequelle 8 kann eine Batterie, chemisch, solartechnisch oder dergleichen sein.
Die 3 stellt eine sich bildende Wolke 12 dar, die durch die Täuschkörper/Radarspoofer 1 aufgebaut wird.
In den 4a–c sind symbolhaft einige Schutzvarianten aufgezeigt. In Fig (a) wird ein Tauschsignal R' durch Erzeugen einer Wolke 12 hinter einem Schiff 11.1 geschaffen. In Fig. (b) wird ein Fahrzeug 11.2 und Fig. (c) wird ein Flugzeug 11.3 geschützt. Nicht näher dargestellt ist der Schutz eines nicht mobilen Objektes/Gebäudes, der aber von den Anwendungen mit umfasst sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6876320 A [0003]
US 2008/0198060 A [0003]
US 2009/02511353 A [0003]
US 5388783 A [0004]
US 6628239 A [0004]
US 2009/0189799 A [0004]
US 3496570 A [0005]
US 3731313 A [0005]
US 3938151 A [0005]
US 3258771 A [0007]
US 3896438 A [0007]
US 3958241 A [0007]
US 4126862 A [0007]
US 4646098 A [0007]
US 4606848 A [0008]
US 3662387 A [0008]
US 4606848 [0008]
DE 10346001 B4 [0010]
DE 102006017107 A [0011]

Claims

Aktive Täuschkörper (1) gegen Radarquellen (10), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Antenne (6, 7), ein Empfänger (2), eine Signalverarbeitung (3) und ein Sender (4) sowie eine Energieversorgung (8) eingebunden sind.
Täuschkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (2) sowie der Sender (4) in ein System an Chip, System in Package oder Application Specific Integrated Circuit etc. integriert sind, das aufgedruckt werden kann.
Täuschkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (7) als Dipol ausgebildet ist, der als Empfängerantenne oder Sendeantenne geschaltet werden kann.
Täuschkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser wenigstens einen, bevorzugt mehreren Einzel- oder Trägersubstrate (1) aus beispielsweise Papier-/Kunststofffolie umfasst.
Täuschkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Täuschkörper (1) mit unterschiedlichen Radarquerschnitten in die Wolke (9) eingebettet sind.
Verfahren zum Täuschen einer Radarquelle (10) zum Schutz eines Objektes (11) mit den Täuschkörpern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Schritte: • Ausstoßen der Täuschkörper (1), • Aufbauen einer Wolke (12), • Auftreffen eines Eingangssignals (R), gesendet von der Radarquelle (10) auf die Täuschkörper (1), • Verarbeiten des Signals (R) in der Signalverarbeitung (3), • Senden eines entsprechenden Signals (R') zur Radarquelle (10) zurück.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal (R) linear und verzerrungsfrei verstärkt als Signal (R') zurück gesendet wird, wodurch eine Vergrößerung des Radarquerschnitts bei CW- und Impuls-Radar (10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal (R) verzögert wieder an die Quelle (10) zurück gesendet wird, sodass der Reflex später bei dieser Radarquelle (10) eintrifft und das Ziel (11) somit weit entfernt scheint.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dopplerfrequenz in der Signalverarbeitung (3) ermittelt und gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch die Nutzung weiterer Modulationsformen wie FM, PM, AM etc., die ermittel und gesendet werden.