DE102014014117A1

DE102014014117A1 - Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs, Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs und Verfahren zum Betrieb einer Schutzeinrichtung

Info

Publication number: DE102014014117A1
Application number: DE102014014117.9A
Authority: DE
Inventors: Robert Stark; Jürgen Urban
Original assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-03-24
Also published as: WO2016045772A1; AU2015320031A1; US20170191804A1; EP3198217A1; AU2020203089B2; US10760879B2; AU2020203089A1

Abstract

Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannte Luftfahrzeugs, umfassend – eine Kommunikationseinrichtung (2), die zum Empfangen einer von wenigstens einer externen Signalquelle (22, 26) gesendeten Kommunikationsinformation ausgebildet ist, – eine Abstrahleinrichtung (3), die zur Erzeugung und Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses bei einer Auslösung der Abstrahleinrichtung (3) ausgebildet ist, und – eine Steuereinrichtung (4), die ausgebildet ist, eine Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses in Abhängigkeit einer durch die Kommunikationseinrichtung (2) empfangenen Kommunikationsinformation auszulösen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs.
Drohnen bzw. unbemannte Luftfahrzeuge (unmanned aerial vehicle, UAV) werden sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich zunehmend genutzt. Unbemannte Luftfahrzeuge dienen einerseits zur Datenerfassung, insbesondere zur Bereitstellung von Bildmaterial, und andererseits als Träger für Waffensysteme. In vielen Bereichen soll ein Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugen verhindert werden. Dies kann notwendig sein, um einen zuverlässigen Objektschutz, beispielsweise einen Schutz von Feldlagern, Flughafengeländen, Botschaften oder Kraftwerksanlagen, zu erreichen. Auch Ansammlungen von militärischen oder zivilen Personen sollen gegen Angriffe mit einem unbemannten Luftfahrzeug geschützt werden. Beispielsweise kann gewünscht sein, Großveranstaltungen, wie beispielsweise Fußballveranstaltungen, Großkundgebungen, einen Staatsakt oder Wahlveranstaltungen, zu schützen. Häufig kann es auch gewünscht sein, Bereiche vor einer Überwachung durch Drohnen zu schützen.
Im militärischen Bereich ist es bekannt, Drohnen durch letale Wirkmittel zu bekämpfen. So können Drohnen beispielsweise durch ein Sperrfeuer bei moderater Flughöhe, einen Einsatz von „kill vehicles” oder durch Laser bekämpft werden. Problematisch beim Einsatz letaler Wirkmittel ist es, dass das Ziel möglichst genau getroffen werden muss. Zudem besteht stets die Gefahr der Beeinträchtigung von unbeteiligten Personen und von Kollateralschäden. Daher ist eine Nutzung entsprechender Abwehrmittel zum Personen- und/oder Objektschutz im Zivilbereich kaum möglich.
Alternativ ist es möglich, Störsender zu nutzen, um eine funkbasierte Steuerung von unbemannten Luftfahrzeugen zu stören. Entsprechende Störsender sind jedoch nicht wirksam, wenn das unbemannte Luftfahrzeug autonom geführt wird, beispielsweise durch eine autonome Führung, die ein Satellitennavigationssystem und/oder Bildverarbeitungssysteme nutzt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Abwehreinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs anzugeben, die demgegenüber verbessert ist und insbesondere eine Nutzung im zivilen Anwendungsbereich ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abwehrvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die die folgenden Komponenten umfasst:

– eine Kommunikationseinrichtung, die zum Empfangen einer von wenigstens einer externen Signalquelle gesendeten Kommunikationsinformation ausgebildet ist,
– eine Abstrahleinrichtung, die zur Erzeugung und Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses bei einer Auslösung der Abstrahleinrichtung ausgebildet ist, und
– eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, eine Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses in Abhängigkeit einer durch die Kommunikationseinrichtung empfangenen Kommunikationsinformation auszulösen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, unbemannte Luftfahrzeuge durch ein gezieltes Aussenden von elektromagnetischen Pulsen zu bekämpfen. Hochenergetische elektromagnetische Pulse beeinträchtigen die Funktion der Empfangs- und/oder Steuerelektronik von unbemannten Luftfahrzeugen. Es kann verhindert werden, dass ein unbemanntes Luftfahrzeug nach einem Angriff mit einem elektromagnetischen Puls am unbemannten Luftfahrzeug angeordnete Wirksysteme nutzt und/oder Daten erfasst bzw. überträgt. Zudem kann durch einen elektromagnetischen Puls unter Umständen eine Zündkreiselektronik ausgelöst werden, so dass durch das unbemannte Luftfahrzeug transportierte Sprengwaffen oder ähnliches in einem sicheren Abstand von einem zu schützenden Bereich zerstört werden können. Ein Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs durch eine Abstrahlung hochenergetischer elektromagnetischer Pulse kann somit mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Mission eines unbemannten Luftfahrzeugs vereiteln, wobei zugleich Kollateralschäden verhindert bzw. minimiert werden. Als elektromagnetische Pulse können insbesondere Mikrowellenpulse genutzt werden, die gerichtet oder ungerichtet abgestrahlt werden.
Die erfindungsgemäße Abwehrvorrichtung soll flexibel nutzbar sein und eine Schutzeinrichtung zum Schutz von ausgedehnten Bereichen soll durch die Nutzung der erfindungsgemäßen Abwehrvorrichtung schnell und einfach aufbaubar sein. Daher sind die Komponenten der erfindungsgemäßen Abwehrvorrichtung vorteilhaft in und/oder an einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse kann tragbar sein. Vorteilhaft wird ein modularer Aufbau genutzt, bei dem einzelne Komponenten, beispielsweise an der Abwehrvorrichtung angeordnete Antennen und/oder Sensoren, die über das Gehäuse hinausragen, klappbar sind, demontiert werden können oder ähnliches.
Die Anforderungen an Schutzeinrichtungen zum Schutz von ausgedehnten Bereichen vor unbemannten Luftfahrzeugen variieren stark. Die Bereiche, die geschützt werden sollen bzw. in denen unbemannte Luftfahrzeuge bei einem Eindringen bekämpft werden sollen, können in Größe und Umfeld variieren. So kann eine Nutzung in dicht bebauten Stadtgebieten ebenso gewünscht sein, wie in einem offenen weitgehend bebauungsfreien Umfeld. Um eine hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Abwehrvorrichtung zu erreichen und sie leicht in komplexere Schutzeinrichtungen integrieren zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abwehrvorrichtung eine Kommunikationseinrichtung umfasst, die zum Empfangen von Kommunikationsinformationen ausgebildet ist und dass die Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses in Abhängigkeit dieser Kommunikationsinformation erfolgen kann.
Die externe Signalquelle kann auf vielfältige Weise ausgebildet sein. Insbesondere kann die externe Signalquelle eine weitere Abwehrvorrichtung sein, so dass ein Verbund von Abwehrvorrichtungen gebildet wird, die beispielsweise Sensorinformationen austauschen, elektromagnetische Pulse koordiniert in bestimmte Umfeldbereiche aussenden können und/oder gemeinsam durch einen Nutzer steuerbar sind.
Als externe Signalquelle kann alternativ oder ergänzend auch eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von unbemannten Luftfahrzeugen vorgesehen sein. Es können verschiedene und/oder beabstandete Sensoren zur Umfelderfassung genutzt werden.
Als externe Signalquelle kann auch eine Bedienvorrichtung genutzt werden, um insbesondere eine Bedienperson in den Betrieb der Abwehrvorrichtung einzubinden. Beispielsweise kann über die Bedienvorrichtung eine Auslösung der Abstrahleinrichtung bestätigt werden, um ein „human-in-the-loop”-Verfahren zu realisieren, bei dem ein endgültiges Auslösen stets von der Entscheidung eines Menschen abhängig ist. Alternativ oder ergänzend kann die Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses über die Bedienvorrichtung auch direkt ausgelöst werden und/oder die Abwehrvorrichtung kann über sie konfiguriert werden. Die Kommunikation zwischen der Abwehrvorrichtung und der externen Signalquelle nutzt insbesondere Algorithmen zur Authentifizierung der Abwehrvorrichtung bzw. der externen Signalquelle und erfolgt vorzugsweise verschlüsselt.
Vorteilhaft – aber nicht nach unten begrenzend – ist eine Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen mit einer Reichweite von wenigstens 100 m, insbesondere von wenigstens mehreren 100 m, möglich. Um den Bereich auszudehnen, in dem eine Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen möglich ist, können mehrere Abwehrvorrichtungen genutzt werden, die über die jeweiligen Kommunikationseinrichtungen kommunizieren.
Vorteilhaft kann die Abwehrvorrichtung zum Batteriebetrieb ausgebildet sein, womit ein netzunabhängiger Betrieb der Abwehrvorrichtung möglich ist. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass die Abwehrvorrichtung einen Netzanschluss zur Energieversorgung aufweist. Die Kommunikationseinrichtung kann vorteilhaft eine Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation sein. Die Kommunikation kann über Standardprotokolle, beispielsweise W-LAN oder Bluetooth erfolgen. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass die Kommunikationseinrichtung zur kabelgebundenen Kommunikation, beispielsweise über Ethernet, ausgebildet ist.
Die Abstrahleinrichtung kann wenigstens eine Antenne, ein pulsformendes Netzwerk und einen Hochspannungspulsgenerator umfassen. Das pulsformende Netzwerk dient als Energiespeicher und kann als leiterartige Verschaltung von Kondensatoren ausgebildet sein. Bei einem Entladen des pulsformenden Netzwerkes wird ein pulsförmiger Ausgangspuls erzeugt, der der Antenne zugeführt werden kann. Durch ein Ladegerät wird das pulsformende Netzwerk vor der Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses geladen, vorzugsweise bereits bei Betriebsbeginn der Abwehrvorrichtung.
Beim Aussenden des elektromagnetischen Pulses soll das pulsformende Netzwerk möglichst schnell entladen werden. Dabei fließen große Ströme. Vorteilhaft kann ein Entladen über einen Funkenschalter (spark gap) erfolgen. Hierzu kann dem Funkenschalter ein Hochspannungspuls des Hochspannungspulsgenerators zugeführt werden, womit der Funkenschalter für einen begrenzten Zeitraum leitfähig wird.
Werden mehrere Antennen genutzt, können diese insbesondere als Antennenarray angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Antenne zur gerichteten Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses in einen bezüglich der Antenne vorgegebenen Raumwinkelbereich ausgebildet. Alternativ oder ergänzend wäre es auch möglich, wenigstens eine Antenne zu nutzen, die den elektromagnetischen Puls ungerichtet abstrahlt.
Vorteilhaft ist die Antenne an einer bezüglich eines Gehäuses der Abwehrvorrichtung um wenigstens eine Schwenkachse verschwenkbaren Richteinheit angeordnet. Vorzugsweise werden zwei Schwenkachsen vorgesehen, wobei eine Schwenkachse eine Rotation der Richteinheit und damit der Antenne um eine Hochachse in Aufstellposition ermöglicht und eine zweite Schwenkeinheit die Elevation der Abstrahlrichtung anpasst. Vorteilhaft ist der Schwenkachse oder den Schwenkachsen jeweils ein Aktor zur Verschwenkung der Richteinheit um die jeweilige Schwenkachse zugeordnet, wobei die Steuereinrichtung zu einer Steuerung des Aktors ausgebildet ist. Somit ist es möglich, den Raumwinkel, in den der elektromagnetische Puls abgestrahlt wird, durch die Steuereinrichtung anzupassen.
Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass die Abstrahleinrichtung mehrere der Antennen sowie für wenigstens eine der Antennen jeweils ein zugeordnetes Signalanpassungselement umfasst, wobei das Signalanpassungselement ausgebildet ist, die Phasenlage und/oder die Amplitude eines der jeweiligen Antenne zugeführten Signals zur Vorgabe eines Raumwinkels, in den die Abstrahlung erfolgt, zu ändern. Das Signalanpassungselement kann im einfachsten Fall ein Schalter sein, es kann jedoch auch eine Schaltung, die insbesondere Kondensatoren, Spulen und/oder Widerstände zur Phasen- und Amplitudenanpassung umfasst, genutzt werden.
Die Abwehrvorrichtung kann wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Sensordaten eines potenziell das unbemannte Luftfahrzeug umfassenden Umfeldbereichs umfassen. Der bzw. die Sensoren können der Steuereinrichtung Sensordaten bereitstellen, die zur Aufklärung des Luftraums, zur Zielerfassung und zur Zielverfolgung nutzbar sind. Vorzugsweis ist der Sensor ein optischer und/oder ein akustischer Sensor und/oder ein elektromagnetischer Sensor (insbesondere ein Radarsensor). Es können auch Sensoren für andere Bereiche des elektromagnetischen Spektrums genutzt werden und eine Abwehrvorrichtung kann beliebige Kombinationen von Sensoren umfassen.
Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, die Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Sensordaten und/oder von aus den Sensordaten abgeleiteten Daten an die externe Signalquelle anzusteuern. Die externe Signalquelle kann dabei beispielsweise eine Bedienvorrichtung sein, die eine Anzeigeeinrichtung umfasst, um einem Benutzer Sensordaten und/oder aus den Sensordaten abgeleitete Daten anzuzeigen. Vorteilhaft kann die externe Signaleinrichtung eine weitere Abwehrvorrichtung sein. So können die Sensordaten mehrerer Abwehrvorrichtungen allen oder einigen der Abwehrvorrichtungen bereitgestellt werden, um die Sensordaten zu fusionieren und gemeinsam auszuwerten.
Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass die aus den Sensordaten abgeleiteten Daten eine Auslöseinformation umfassen, die bei einem Empfang durch eine weitere Abwehrvorrichtung die Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses auslöst, eine Ausrichtungsinformation, die durch die weitere Abwehrvorrichtung zur Bestimmung einer Abstrahlrichtung des elektromagnetischen Pulses genutzt wird, Informationen über erkannte Objekte oder ähnliches.
Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise ausgebildet sein, die Sensordaten zu erfassen und eine Objekterkennung zur Erkennung von unbemannten Luftfahrzeugen in Abhängigkeit der Sensordaten durchzuführen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, die Abstrahleinrichtung in Abhängigkeit einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs im Rahmen der Objekterkennung auszulösen. Vor einer Auslösung der Abstrahleinrichtung kann insbesondere wenigstens ein Aktor zur Verschwenkung einer Richteinheit zum Ausrichten einer Antenne oder wenigstens ein Signalanpassungselement angesteuert werden, um eine Abstrahlrichtung des elektromagnetischen Pulses anzupassen.
Die Auslösung der Abstrahleinrichtung kann direkt bei Erkennung eines Objekts erfolgen. Insbesondere ist es jedoch möglich, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die Abstrahleinrichtung nach Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs nur dann auszulösen, wenn eine die Auslösung bestätigende Bedieneingabe an einem Bedienmittel der Abwehrvorrichtung erfasst wurde und/oder über die Kommunikationseinrichtung eine Auslösebestätigung als Kommunikationsinformation von der externen Signalquelle empfangen wurde. Es wird somit ermöglicht, dass eine letzte Entscheidung über eine Auslösung der Abstrahleinrichtung bei einer Bedienperson verbleibt.
Die Steuereinrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, einen potenziell das unbemannte Luftfahrzeug umfassenden Umfeldbereich betreffende weitere Umfelddaten, die von der externen Signalquelle als Kommunikationsinformation gesendet wurden, zu erfassen und im Rahmen der Objekterkennung auszuwerten. Durch eine Fusion von Sensordaten mehrerer Signalquellen kann eine Erkennung und Ortung von Objekten verbessert werden. Besonders vorteilhaft ist die Nutzung von Sensordaten mehrerer beabstandeter Signalquellen bei der Nutzung akustischer Sensoren. Ein relativer Abstand zwischen einer einzelnen Abwehrvorrichtung oder einer einen Sensor umfassenden Signalquelle und einem Objekt kann beispielsweise aus einer Lautstärke eines Antriebsgeräuschs eines unbemannten Luftfahrzeugs ermittelt werden. Werden Abstände zu mehreren Abwehrvorrichtungen oder anderen Signalquellen ermittelt, kann daraus eine Position eines Objekts bestimmt werden.
Die Kommunikationseinrichtung kann zur automatischen Bereitstellung eines Kommunikationsnetzwerkes für die externe Signalquelle oder zur automatischen Integration in ein durch die externe Signalquelle bereitgestelltes Kommunikationsnetzwerk ausgebildet sein. Insbesondere kann die Abwehrvorrichtung oder die externe Signalquelle bzw. eine der externen Signalquellen als „Master” bestimmt werden, der die Abwehrvorrichtung und die externe Signalquelle bzw. die externen Signalquellen steuert und/oder erfasste Sensordaten auswertet und/oder die Kommunikation zwischen der Abwehrvorrichtung und der externen Signalquelle bzw. den externen Signalquellen steuert. Alternativ können auch Netzwerke ohne einen zentralen „Master” aufgebaut werden, in denen die einzelnen Netzwerkteilnehmer gleichberechtigt kommunizieren.
Vorteilhaft können in dem Kommunikationsnetzwerk weitere Informationen über die Netzteilnehmer ausgetauscht werden. Die Abwehrvorrichtung und/oder die externe Signalquelle kann insbesondere ein Positionserfassungssystem, beispielsweise einen GPS-Sensor, umfassen und die eigene Position über das Kommunikationsnetzwerk übertragen. Auch die Art des Netzteilnehmers und die im Netzteilnehmer implementierten Funktionen können über das Kommunikationsnetzwerk ausgetauscht werden. Für den „Master” und/oder für zumindest Teile der weiteren Netzteilnehmer, also zumindest für eine externe Signalquelle und/oder zumindest eine Abwehrvorrichtung, können somit die örtliche Anordnung und/oder die Fähigkeiten der Teilnehmer am Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt werden.
Neben der Abwehrvorrichtung betrifft die Erfindung eine Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs, wobei die Schutzeinrichtung wenigstens eine erfindungsgemäße Abwehrvorrichtung sowie wenigstens eine externe Signalquelle umfasst.
Es ist möglich, dass die externe Signalquelle oder wenigstens eine der externen Signalquellen eine externe Sensorvorrichtung ist, die wenigstens einen Sensor, eine Kommunikationseinrichtung und eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Erfassung von Sensordaten des Sensors und zur Ansteuerung der Kommunikationsvorrichtung zur Übertragung dieser Sensordaten oder von aus diesen Sensordaten ableitenden Daten als Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung und/oder an eine weitere externe Signalquelle ausgebildet ist. Die Sensorvorrichtung kann an einer mobilen Plattform angeordnet sein, beispielsweise an einem Luftschiff, einem Ballon oder einem unbemannten Flugzeug. Die Verarbeitungs- und Übertragungsmöglichkeiten für die Sensordaten können jenen entsprechen, die bezüglich der Sensordaten erläutert wurden, die durch Sensoren der Abwehrvorrichtung erfasst wurden.
Die externe Signalquelle oder wenigstens eine der externen Signalquellen kann eine Bedienvorrichtung sein, die ein Bedienmittel zur Erfassung von Bedieneingaben sowie eine bedienmittelseitige Kommunikationseinrichtung zum Senden einer von erfassten Bedieneingaben abhängigen Bedieninformation als Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung und/oder an eine weitere externe Signalquelle umfasst. Die Bedienung der Schutzeinrichtung muss somit nicht an einer der Abwehrvorrichtungen erfolgen, sondern kann komfortabel an einer separaten Bedienvorrichtung erfolgen.
Die Bedienvorrichtung kann insbesondere eine Anzeigeeinrichtung und eine Steuereinrichtung umfassen, wobei die Steuereinrichtung zur Erfassung von über die Kommunikationseinrichtung empfangenen, einen potenziell das unbemannte Luftfahrzeug umfassenden Umfeldbereich betreffenden Umfeldinformationen und zur Darstellung der Umfeldinformationen oder von aus den Umfeldinformationen abgeleiteten Informationen auf der Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere können Bilder bzw. Bildfolgen, insbesondere Videos, eines erfassten Umfeldbereichs dargestellt werden. Wird in der Schutzeinrichtung eine Objekterkennung durchgeführt, was sowohl durch eine der Abwehrvorrichtungen, als auch direkt durch eine Sensorvorrichtung und/oder durch die Bedienvorrichtung erfolgen kann, so kann in einer Bilddarstellung der Umfeldinformationen ein erkanntes Objekt, insbesondere ein erkanntes unbemanntes Luftfahrzeug, markiert werden. Die Bedienvorrichtung kann insbesondere genutzt werden, um nach der Erkennung eines Objekts als unbemanntes Luftfahrzeug eine Abfrage durchzuführen, ob die Auslösung der Abstrahleinrichtung erfolgen soll.
Die externe Signalquelle kann eine weitere erfindungsgemäße Abwehrvorrichtung sein. Mehrere Abwehrvorrichtungen können somit über ein Kommunikationsnetzwerk verbunden werden und gemeinsam agieren. Insbesondere können Abwehrvorrichtungen untereinander Sensordaten oder aus Sensordaten abgeleitete Daten austauschen und/oder eine Abstrahlung von elektromagnetischen Pulsen kann koordiniert werden. Wird beispielsweise durch eine Komponente der Schutzeinrichtung ein zu bekämpfendes unbemanntes Luftfahrzeug erkannt, so können in der Schutzeinrichtung eine oder mehrere Abwehrvorrichtungen ausgewählt werden, die elektromagnetische Pulse in den Bereich abstrahlen können, in dem sich das unbemannte Luftfahrzeug befindet. An die Steuereinrichtungen der entsprechenden Abwehrvorrichtungen können Informationen übertragen oder dort ermittelt werden, in welche Richtung eine Abstrahlung erfolgen soll und die Abstrahlung kann koordiniert, insbesondere zum gleichen Zeitpunkt, erfolgen.
In der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung sind beliebige Kombinationen externer Signalquellen möglich. So können als externe Signalquelle eine oder mehrere Bedienvorrichtungen und/oder eine oder mehrere Sensorvorrichtungen und/oder eine oder mehrere Abwehrvorrichtungen genutzt werden.
Neben der Abwehrvorrichtung und der Schutzeinrichtung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung, wobei ein Auslösen der Abstrahleinrichtung der Abwehrvorrichtung nur dann erfolgt, wenn durch die Kommunikationseinrichtung eine die Auslösung betreffende Kommunikationsinformation empfangen wird. Die Schutzeinrichtung kann mehrere Abwehrvorrichtungen umfassen, die derart angeordnet werden, dass die Bereiche des Umfelds, in die eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses durch die jeweilige Abstrahleinrichtung möglich ist, einen zu schützenden Bereich vollständig oder teilweise umgeben und/oder abdecken.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es ist selbstverständlich möglich, Merkmale, die bezüglich eines der Erfindungsgegenstände erläutert wurden, äquivalent auf die weiteren Erfindungsgegenstände zu übertragen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung zeigen die folgenden Ausführungsbeispiele sowie die dazugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen schematisch:
1 und 2 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Abwehrvorrichtung,
3 und 4 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung, die gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden, und
5 bis 9 die Kommunikation in Kommunikationsnetzwerken verschiedener Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs. Die Abwehrvorrichtung 1 umfasst eine Kommunikationseinrichtung 2, die zum Empfangen einer von wenigstens einer externen Signalquelle 22 gesendeten Kommunikationsinformation ausgebildet ist. Die Kommunikationseinrichtung 2 kann zudem Informationen an die Signalquelle 22 übertragen. Daneben umfasst die Abwehrvorrichtung 1 die Abstrahleinrichtung 3, die zur Erzeugung und Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses bei einer Auslösung der Abstrahleinrichtung 3 ausgebildet ist. Die Auslösung der Abstrahleinrichtung 3 erfolgt durch die Steuereinrichtung 4, wobei die Steuereinrichtung 4 ausgebildet ist, die Abstrahlung in Abhängigkeit einer durch die Kommunikationseinrichtung 2 empfangenen Kommunikationsinformation auszulösen.
Die Abstrahlvorrichtung 3 umfasst eine Antenne 5, ein pulsformendes Netzwerk 8 und einen Hochspannungspulsgenerator 9. Das pulsformende Netzwerk umfasst eine leiterartige Verschaltung von Kondensatoren, die bei Betrieb der Abwehrvorrichtung 1 durch eine Energieversorgung 20, die eine nicht gezeigte Ladeschaltung für das pulsformende Netzwerk 8 umfasst, geladen werden. Um eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses auszulösen, steuert die Steuereinrichtung 4 die Energieversorgung 20 an, um den Hochspannungspulsgenerator 9 zu bestromen. Durch den Hochspannungspulsgenerator 9 wird ein Funkenschalter geschaltet, über den das pulsformende Netzwerk 8 entladbar ist. Dadurch wird ein Strompuls bereitgestellt, der über die Antenne 5 abstrahlbar ist.
Die Antenne 5 ist zur gerichteten Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses in einen bezüglich der Antenne vorgegebenen Raumwinkel ausgebildet, also eine Richtantenne. Die Antenne 5 ist auf einer verschwenkbaren Richteinheit 10 angeordnet, die eine Verschwenkung der Antenne bezüglich eines nicht gezeigten Gehäuses der Abwehrvorrichtung 1 um zwei Schwenkachsen ermöglicht. Jeder der Schwenkachsen ist ein Aktor 11, 12 zugeordnet, der durch die Steuereinrichtung 4 ansteuerbar ist, um die Antenne zu verschwenken.
Um ein zu bekämpfendes unbemanntes Luftfahrzeug zu erfassen, umfasst die Abwehrvorrichtung 1 eine Sensorik 16, die einen akustischen Sensor 17, einen optischen Sensor 18 und einen elektromagnetischen Sensor, z. B. den Radarsensor 19, umfasst. Die durch die Sensoren erfassten Sensordaten, werden durch die Steuereinrichtung 4 erfasst und es erfolgt eine Objekterkennung in den Sensordaten zur Erkennung von unbemannten Luftfahrzeugen im überwachten Umfeld. Die Steuereinrichtung 4 ist zudem ausgebildet, im Rahmen der Objekterkennung weitere Umfeldinformationen zu berücksichtigen, die über die Kommunikationseinrichtung 2 empfangen wurden. Wäre beispielsweise im Umfeld der Abwehrvorrichtung 1 eine weitere Abwehrvorrichtung mit zugeordneter Sensorik oder eine Sensorvorrichtung vorgesehen, so könnte diese weitere Umfeldinformationen über die Kommunikationseinrichtung 2 an die Steuereinrichtung 4 bereitstellen.
Die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, die Abstrahleinrichtung 3 in Abhängigkeit einer Erkennung des unbemannten Luftfahrzeugs im Rahmen der Objekterkennung auszulösen. In der Abwehrvorrichtung 1 erfolgt ein Auslösen der Abstrahleinrichtung 3 jedoch nur dann, nach einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs über die Kommunikationseinrichtung 2 eine Auslösebestätigung als Kommunikationsinformation von einer externen Signalquelle 22 empfangen wurde. Als externe Signalquelle 22 ist eine Bedienvorrichtung dargestellt, die eine Überwachung und Steuerung des Betriebs der Abwehrvorrichtung 1 durch einen Benutzer ermöglicht.
Die Bedienvorrichtung umfasst ein Bedienmittel 23 zur Erfassung von Bedieneingaben. Als Bedienmittel können übliche Bedienmittel wie Mäuse, Tastaturen, Joysticks, Taster oder ähnliches genutzt werden. Daneben umfasst die Bedienvorrichtung eine Anzeigeeinrichtung 24. Die Steuereinrichtung 4 steuert die Kommunikationseinrichtung 2 an, um aus den Sensordaten generierte Bilddaten an die Bedienvorrichtung zu übertragen, wonach diese auf der Anzeigevorrichtung 24 dargestellt werden. Wird ein Objekt als zu bekämpfendes unbemanntes Luftfahrzeug erkannt, so wird durch die Steuereinrichtung 4 ein durch den optischen Sensor 18 erfasstes Videobild modifiziert, indem das unbemannte Luftfahrzeug als erkanntes Objekt markiert wird.
Durch eine Darstellung der Markierung auf der Anzeigeeinrichtung 24 und/oder durch nicht gezeigte an der Bedienvorrichtung vorgesehene Warnmittel kann ein Eindringen eines erkannten unbemannten Luftfahrzeugs in jenen Bereich angezeigt werden, in dem die Abwehrvorrichtung 1 das unbemannte Luftfahrzeug voraussichtlich erfolgreich mit einem elektromagnetischen Puls bekämpfen kann. Wird durch einen Benutzer an der Bedienvorrichtung bestätigt, dass eine Bekämpfung erfolgen soll, so überträgt die Bedienvorrichtung, also die externe Signalquelle 22, eine entsprechende Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung 1, worauf die Steuereinrichtung 4 die Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses durch die Abstrahleinrichtung 3 auslöst. Bei Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs werden vor der Auslösung der Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses die Aktoren 11, 12 angesteuert, um die auf der Richteinheit 10 angeordnete Antenne 5 derart zu verschwenken, dass eine Abstrahlung in Richtung des Bereichs erfolgt, in dem sich das unbemannte Luftfahrzeug aufhält.
Die Abwehrvorrichtung 1 ist flexibel nutzbar, da sie gemeinsam mit weiteren Abwehrvorrichtungen und anderen externen Signalquellen, wie der gezeigten Bedienvorrichtung oder externen Sensoren ein Kommunikationsnetzwerk aufbauen kann, über das eine koordinierte Erfassung und Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen ermöglicht wird. Hierzu ist die Kommunikationseinrichtung 2 ausgebildet, ein Kommunikationsnetzwerk für externe Signalquellen bereitzustellen, oder, falls ein bereits durch eine weitere externe Signalquelle bereitgestelltes Kommunikationsnetzwerk erkannt wird, sich in dieses zu integrieren. Um am Kommunikationsnetzwerk beteiligten Abwehrvorrichtungen 1 oder anderen externen Signalquellen 22 Informationen über eine Struktur der insgesamt ausgebildeten Schutzeinrichtung bereitzustellen, werden durch die Steuereinrichtung 4 über die Kommunikationseinrichtung 2 weitere Informationen über die Abwehrvorrichtung 1 an die weiteren Teilnehmer des Kommunikationsnetzwerkes übertragen. Insbesondere wird mit einem Positionssensor 21, beispielsweise einem GPS-Sensor, eine Position der Abwehrvorrichtung 1 erfasst und an die weiteren Abwehrvorrichtungen 1 bzw. die Signalquellen 22 übertragen. Zusätzlich kann, beispielsweise durch nicht gezeigte Magnetfeldsensoren, eine Ausrichtung der Abwehrvorrichtung ermittelt und übertragen werden. Die Positionen und Ausrichtungen der Abwehrvorrichtungen 1 erleichtern insbesondere die Fusion von Sensordaten bzw. Umfelddaten verschiedener Quellen im Kommunikationsnetzwerk und ermöglichen zudem eine koordinierte Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen, beispielsweise durch gleichzeitiges Aussenden eines elektromagnetischen Pulses durch mehrere der Abwehrvorrichtungen 1.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs. Die in 2 dargestellte Abwehrvorrichtung 1 weist einen sehr ähnlichen Aufbau zur in 1 gezeigten Abwehrvorrichtung 1 auf. Gleiche bzw. wirkungsgleiche Komponenten sind daher mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und in der folgenden Beschreibung werden ausschließlich Unterschiede zu der in 1 gezeigten Abwehrvorrichtung 1 beschrieben.
Die Abwehrvorrichtung 1 gemäß 2 weist keine eigene Sensorik auf. Zur Erfassung, Erkennung und Verfolgung von unbemannten Luftfahrzeugen werden daher ausschließlich Sensordaten bzw. aus Sensordaten abgeleitete Daten genutzt, die durch eine externe Sensorvorrichtung, die externe Signalquelle 26, bereitgestellt werden, die auf einer mobilen Plattform 25, nämlich einem Ballon, Luftschiff oder ähnlichem angeordnet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur eine einzelne externe Signalquelle 26 dargestellt. Offensichtlich können mehrere externe Sensorvorrichtungen genutzt werden, um unbemannte Luftfahrzeuge zu erfassen. Im einfachsten Fall werden durch die externe Sensorvorrichtung direkt Daten von einem oder mehreren der an der Sensorvorrichtung vorgesehenen nicht gezeigten Sensoren über die Kommunikationseinrichtung 2 an die Steuereinrichtung 4 übermittelt. Alternativ oder ergänzend könnte durch die externe Sensorvorrichtung bereits eine Datenauswertung, beispielsweise eine Fusion der Daten mehrerer Sensoren oder eine Objekterkennung, erfolgen und bereits ausgewertete Daten könnten an die Abwehrvorrichtung 1 bereitgestellt werden.
Die in 2 gezeigte Abwehrvorrichtung 1 weist an der Abwehrvorrichtung 1 selbst ein Bedienmittel 23 sowie eine Anzeigevorrichtung 24 auf. Somit kann an der Abwehrvorrichtung 1 selbst eine Konfiguration der Abwehrvorrichtung 1 und eine Steuerung der Abwehrvorrichtung 1 erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, die Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses manuell auszulösen und/oder bei einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs die Auslösung der Abstrahleinrichtung zu bestätigen. Das Bedienmittel 23 und die Anzeigevorrichtung 24 steigern die Flexibilität der Abwehrvorrichtung 1 weiter, da somit möglich ist, die Abwehrvorrichtung 1 ohne eine externe Bedienvorrichtung zu nutzen. Selbstverständlich ist es auch möglich die Abwehrvorrichtung 1 dennoch in Schutzeinrichtungen zu nutzen, die eine oder mehrere externe Bedienvorrichtungen umfassen, beispielsweise um komplexe Verbünde von Abwehrvorrichtungen 1 zu steuern. Das Vorsehen von Bedienmitteln 23 an der Abwehrvorrichtung 1 ermöglicht es auch weitere Abwehrvorrichtungen 1, durch eine Übertragung von Steuerinformationen über die Kommunikationseinrichtung 2 zu steuern.
Die in 2 gezeigt Abwehrvorrichtung 1 nutzt zudem eine andere Vorrichtung zur Bestimmung der Abstrahlrichtung des elektromagnetischen Pulses. Die Abwehrvorrichtung 1 umfasst hierzu mehrere, in diesem Beispiel drei Antennen 5, 6, 7, denen der durch das pulsformende Netzwerk 8 erzeugte elektromagnetische Puls zuführbar ist. Zwischen dem pulsformenden Netzwerk 8 und den Antennen 5, 6, 7 ist jeweils ein Signalanpassungselement 13, 14, 15 angeordnet, das die Amplitude und die Phase des an die Antenne übertragenen Signals anpasst, um eine Abstrahlrichtung zu beeinflussen. Die Anpassung einer Abstrahlrichtung eines Antennenarrays mit mehreren Antennen durch Anpassung von den jeweiligen Antennen zugeführten Signalen ist grundsätzlich bekannt und soll nicht detailliert erläutert werden.
Einzelne Merkmale der in 1 und 2 gezeigten Abwehrvorrichtungen 1 sind offensichtlich kombinierbar. Beispielsweise ist es möglich, in einer Abwehrvorrichtung 1 sowohl eine Sensorik 16 als auch Bedienmittel 23 und/oder eine Anzeigevorrichtung 24 vorzusehen. Alternativ können ausschließlich eine externe Sensorvorrichtung und eine externe Bedienvorrichtung genutzt werden, um die Abwehrvorrichtung 1 zu bedienen und um Umfelddaten für die Abwehrvorrichtung 1 zu erfassen. Eine Bestimmung der Abstrahlrichtung des elektromagnetischen Pulses durch eine Richteinheit oder durch mehrere Antennen mit zugeordneten Signalanpassungselementen sind austauschbar verwendbar oder kombinierbar.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs. Im gezeigten einfachen Ausführungsbeispiel werden mehrere Abwehrvorrichtungen genutzt, um eine Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen in einem Wirkbereich 27 der Schutzeinrichtung zu ermöglichen, der weit größer ist als der Wirkbereich 28 einer einzelnen der Abwehrvorrichtungen 1. Die Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses durch die Abwehrvorrichtungen 1 erfolgt jeweils über eine Antenne, die den elektromagnetischen Puls im Wesentlichen ungerichtet abstrahlt. Eine Abstrahlung kann insbesondere in ein trichterförmig aufwärts gerichtetes Raumwinkelsegment erfolgen, um eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses in die Aufstellebene der Abwehrvorrichtung 1 zu verhindern bzw. zu unterdrücken.
Jede der Abwehrvorrichtungen 1 weist eine Sensorik sowie Bedienmittel auf, um den Betrieb der Schutzeinrichtung von jeder beliebigen der Abwehrvorrichtungen aus zu überwachen und zu kontrollieren. Zudem verfügt jede der Abwehrvorrichtungen 1 über akustische, optische und elektromagnetische Sensoren zur Überwachung eines potenziell das unbemannte Luftfahrzeug umfassenden Luftraums. Die Kommunikationseinrichtungen der Abwehrvorrichtungen sind ausgebildet, automatisch ein Kommunikationsnetzwerk bereitzustellen, bzw. sich in ein bereitgestelltes Kommunikationsnetzwerk zu integrieren. Bei einem Aktivieren der Abwehrvorrichtungen 1 wird daher automatisch ein Kommunikationsnetzwerk aufgebaut, in dem die Abwehrvorrichtungen 1 miteinander kommunizieren.
Beim Aufbau des Kommunikationsnetzwerks wird eine der Abwehrvorrichtungen 1 als „Master” ausgewählt. Die Steuereinrichtung der ausgewählten Abwehrvorrichtung 1 koordiniert die Kommunikation zwischen den Abwehrvorrichtungen 1 und führt eine zentrale Auswertung von Sensordaten zur Objekterkennung sowie eine zentrale Steuerung des Auslösens der Abstrahleinrichtungen der Abwehrvorrichtungen 1 durch. Zur Erfassung des Umfeldbereichs sind in jeder der Abwehrvorrichtungen 1 Sensoren vorgesehen und die Sensordaten der Sensoren werden zu der als „Master” ausgewählten Abwehrvorrichtung 1 übertragen. Dort werden die Sensordaten aller der Abwehrvorrichtungen 1 fusioniert und eine Objekterkennung in den Sensordaten durchgeführt.
Wird ein Eindringen eines unbemannten Luftfahrzeugs in den Wirkbereich 27 erkannt, wird durch die Steuereinrichtung der als „Master”-ausgewählten Abwehrvorrichtung bestimmt, die Abstrahleinrichtung welcher der Abwehrvorrichtungen aktiviert werden sollen. Es ist möglich, eine oder mehrere der Abstrahleinrichtungen zu aktivieren. Soll die eigene Abstrahleinrichtung aktiviert werden, so steuert die Steuereinrichtung direkt die Abstrahleinrichtung zur Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses an. Sollen die Abstrahlvorrichtungen weiterer Abwehrvorrichtungen 1 aktiviert werden, so steuert die Steuereinrichtung die Kommunikationseinrichtung zur Übertragung einer entsprechenden Kommunikationsinformation an die entsprechenden Abwehrvorrichtungen 1 an. Durch das Vorsehen eines Zeitstempels, der einen Auslösezeitpunkt beschreibt, sowie durch ein Warteintervall vor dem Ansteuern der eigenen Abstrahleinrichtung ist es möglich, den Zeitpunkt der Abstrahlung zu koordinieren. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn im Kommunikationsnetzwerk der Schutzeinrichtung ergänzend eine Zeitsynchronisation durchgeführt wird.
Die Erfassung, Erkennung und Auslösung eines Impulses durch die Schutzeinrichtung kann automatisch bzw. autonom erfolgen.
In einer Weiterbildung der Schutzeinrichtung ist es möglich, dass eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses erst dann erfolgt, wenn diese Abstrahlung durch einen Nutzer bestätigt wird. Eine Bestätigung der Auslösung kann an Bedienmitteln jeder der Abwehrvorrichtungen möglich sein, es ist jedoch auch möglich, eine der Abwehrvorrichtungen auszuwählen, an der Bedieneingaben erfasst werden.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs. Auch in diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Schutzeinrichtung mehrere Abwehrvorrichtungen 1, womit ein größerer Wirkbereich 27 erreicht wird, in dem ein unbemanntes Luftfahrzeug bekämpfbar ist, als bei Nutzung einer einzelnen Abwehrvorrichtung 1. Wesentlicher Unterschied zu der in 3 dargestellten Schutzvorrichtung ist, dass Abwehrvorrichtungen 1 genutzt werden, die den jeweiligen elektromagnetischen Puls in einen bezüglich der Antenne vorgegebenen Raumwinkelbereich 30, also gerichtet, abstrahlen. Die Antenne ist an einer Richteinheit angeordnet und somit um zwei Schwenkachsen verschwenkbar, so dass durch ein Verschwenken der Antenne eine Abstrahlung in jeden Raumwinkel im Raumwinkelbereich 34 möglich ist. Der Raumwinkelbereich 34 ist aufgrund einer mechanischen Ausbildung der Abwehrvorrichtung 1 beschränkt. Die mehreren Abwehrvorrichtungen werden so angeordnet, dass ein zu schützender Bereich 29 vollständig von dem Wirkbereich 27 umgeben ist.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform wäre es auch möglich, den Winkelbereich 34, in den eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses möglich ist, nicht mechanisch zu begrenzen. Soll dennoch im Schutzbereich 29 der Wirkbereich ausgeblendet werden, also ein Schutzbereich 29 vorgegeben sein, bei dem sichergestellt ist, dass keine Aussendungen eines elektromagnetischen Pulses in diesem Bereich durch die Schutzeinrichtung erfolgt, kann beispielsweise die Verschwenkung der Antennen durch eine entsprechende Programmierung der Abwehrvorrichtungen 1 der Schutzbereich 29 beschränkt werden.
Die Schutzeinrichtung umfasst zusätzlich zu den Abwehrvorrichtungen 1 eine externe Sensorvorrichtung 33 sowie eine Bedienvorrichtung 32. Die Funktionen der externen Sensorvorrichtung und der externen Bedienvorrichtung wurden bereits mit Bezug auf 1 bzw. 2 erläutert. In der Schutzeinrichtung dient die Bedieneinrichtung 32 stets als „Master” und übernimmt die Auswertung der Sensordaten der Sensorvorrichtung 33 sowie der durch die Abwehrvorrichtungen 1 bereitgestellten Sensordaten.
Durch eine durch die Bedienvorrichtung 32 durchgeführte Objekterkennung wird das unbemannte Luftfahrzeug 31, das sich in der Nähe des Wirkbereichs 27 befindet, erfasst. Um eine Bekämpfung des unbemannten Luftfahrzeugs 31 vorzubereiten, werden durch die Bedienvorrichtung 32 Kommunikationsinformationen an die dem unbemannten Luftfahrzeug 31 nächsten Abwehrvorrichtungen 1 übertragen, die diese anweisen, durch eine Ansteuerung der entsprechenden Aktoren ihre Antennen in Richtung des unbemannten Luftfahrzeugs 31 auszurichten. Auf einer nicht gezeigten Anzeigeeinrichtung der Bedienvorrichtung wird zudem ein Videobild gezeigt, das das unbemannte Luftfahrzeug 31 umfasst. Dringt das unbemannte Luftfahrzeug 31 in den Wirkbereich 27 ein, so wird einem Benutzer signalisiert, dass eine Bekämpfung des unbemannten Luftfahrzeugs 31 möglich ist. Bestätigt dieser die Bekämpfung des unbemannten Luftfahrzeugs 31 an der Bedienvorrichtung 32, so wird eine Kommunikationsinformation an die dem unbemannten Luftfahrzeug 31 nächsten Abwehrvorrichtungen 1 übertragen, um eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses auszulösen. Durch eine derartige koordinierte Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses kann die Intensität des elektromagnetischen Pulses erhöht und damit seine Wirksamkeit verbessert werden.
5 bis 9 zeigen mögliche Strukturen von in verschiedenen Ausführungsbeispielen einer Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs genutzten Kommunikationsnetzwerkes. Die Kommunikationsverbindungen der gezeigten Kommunikationsnetzwerke können drahtlos, drahtgebunden oder teilweise drahtlos oder teilweise drahtgebunden, realisiert sein.
5 zeigt ein ringartig organisiertes Kommunikationsnetzwerk, bei dem jede der Abwehrvorrichtungen 1 der Schutzeinrichtung mit genau zwei weiteren Abwehrvorrichtungen 1 kommuniziert. Eine der Abwehrvorrichtungen 1 wird als „Master” 35 ausgewählt. Die Übertragung einer Kommunikationsinformation von dem „Master” 35 zu jeder beliebigen der Abwehrvorrichtungen 1 ist möglich, da jeder der Abwehrvorrichtungen 1 eine Adresse zugeordnet ist und Kommunikationsinformationen von den zwischen dem „Master” 35 und der adressierten Abwehrvorrichtung 1 liegende weitere Abwehrvorrichtungen 1 die Kommunikationsinformation weiterleiten. Dies ist durch die gestrichelten Pfeile angedeutet. Eine Bedieneinrichtung 32 kommuniziert ausschließlich mit dem „Master” 35.
6 zeigt eine Netzwerkstruktur, bei der kein „Master” gewählt wird, sondern jede der Abwehrvorrichtungen 1 gleichberechtigt mit jeder anderen der weiteren Abwehrvorrichtungen 1 kommuniziert.
7 zeigt eine Netzwerkstruktur, bei der eine der Abwehrvorrichtungen 1 als „Master” 35 gewählt wird, wobei im Gegensatz zur in 5 gezeigten Netzwerkstruktur der „Master” 35 direkt mit jeder einzelnen der Abwehrvorrichtungen 1 über einen Kommunikationskanal verbunden ist.
8 zeigt ein zu 7 strukturell identisches Netzwerk, wobei eine Bedieneinrichtung 32 als „Master” dient und direkt mit jeder der Abwehrvorrichtungen 1 kommuniziert.
9 zeigt eine weitere Netzwerkstruktur, bei der die Abwehrvorrichtungen 1 untereinander gleichberechtigt kommunizieren, wobei eine der Abwehrvorrichtungen 1 mit einer Bedieneinrichtung 32 kommuniziert, die als „Master” dient.
Die dargestellten Strukturen des Kommunikationsnetzwerkes sind rein beispielhaft. Offensichtlich sind eine Vielzahl weiterer Netzwerkstrukturen möglich.
Bezugszeichenliste

1: Abwehrvorrichtung
2: Kommunikationseinrichtung
3: Abstrahleinrichtung
4: Steuereinrichtung
5: Antenne
6: Antenne
7: Antenne
8: Netzwerk
9: Hochspannungspulsgenerator
10: Richteinheit
11: Aktor
12: Aktor
13: Signalanpassungselement
14: Signalanpassungselement
15: Signalanpassungselement
16: Sensorik
17: Sensor (akustisch)
18: Sensor (optisch, z. B. sichtbar, Infrarot)
19: Sensor (elektromagnetisch, z. B. Radar)
20: Energieversorgung
21: Positionssensor
22: Signalquelle
23: Bedienmittel
24: Anzeigeeinrichtung
25: Plattform
26: Signalquelle
27: Wirkbereich
28: Wirkbereich
29: Schutzbereich
30: Raumwinkelbereich
31: Luftfahrzeug
32: Bedienvorrichtung
33: Sensorvorrichtung
34: Raumwinkelbereich
35: Master

Claims

Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs, umfassend – eine Kommunikationseinrichtung (2), die zum Empfangen einer von wenigstens einer externen Signalquelle (22, 26) gesendeten Kommunikationsinformation ausgebildet ist, – eine Abstrahleinrichtung (3), die zur Erzeugung und Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses bei einer Auslösung der Abstrahleinrichtung (3) ausgebildet ist, und – eine Steuereinrichtung (4), die ausgebildet ist, eine Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses in Abhängigkeit einer durch die Kommunikationseinrichtung (2) empfangenen Kommunikationsinformation auszulösen.
Abwehrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahleinrichtung (3) wenigstens eine Antenne (5, 6, 7), ein pulsformendes Netzwerk (8) und einen Hochspannungspulsgenerator (9) umfasst.
Abwehrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (5, 6, 7) zur gerichteten Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses in einen bezüglich der Antenne (5, 6, 7) vorgegebenen Raumwinkelbereich (30) ausgebildet ist.
Abwehrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (5, 6, 7) bezüglich eines Gehäuses der Abwehrvorrichtung (1) wenigstens eine Schwenkachse verschwenkbaren Richteinheit (10) angeordnet ist.
Abwehrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkachse jeweils ein Aktor (11, 12) zur Verschwenkung der Richteinheit (10) um die jeweilige Schwenkachse zugeordnet ist, wobei die Steuereinrichtung (4) zur Ansteuerung des Aktors (11, 12) ausgebildet ist.
Abwehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahleinrichtung (3) mehrere der Antennen (5, 6, 7) sowie für wenigstens eine der Antennen (5, 6, 7) jeweils ein zugeordnetes Signalanpassungselement (13, 14, 15) umfasst, wobei das Signalanpassungselement (13, 14, 15) ausgebildet ist, die Phasenlage und/oder die Amplitude eines der jeweiligen Antenne (5, 6, 7) zugeführten Signals zur Vorgabe eines Raumwinkels, in den die Abstrahlung erfolgt, zu ändern.
Abwehrvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwehrvorrichtung (1) wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Sensordaten eines potentiell das unbemannte Luftfahrzeug (31) umfassenden Umfeldbereichs umfasst.
Abwehrvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein optischer und/oder ein akustischer Sensor (18, 17) und/oder ein elektromagnetischer Sensor (19) ist.
Abwehrvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Kommunikationseinrichtung (2) zur Übertragung von Sensordaten oder aus den Sensordaten abgeleiteten Daten an die externe Signalquelle (22, 26) anzusteuern.
Abwehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Sensordaten zu erfassen und eine Objekterkennung zur Erkennung von unbemannten Luftfahrzeugen (31) in Abhängigkeit der Sensordaten durchzuführen.
Abwehrvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Abstrahleinrichtung (3) in Abhängigkeit einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs (31) im Rahmen der Objekterkennung auszulösen.
Abwehrvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Abstrahleinrichtung (3) nach Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs (31) nur dann auszulösen, wenn eine die Auslösung bestätigende Bedieneingabe an einem Bedienmittel (23) der Abwehrvorrichtung (1) erfasst wurde und/oder über die Kommunikationseinrichtung (2) eine Auslösebestätigung als Kommunikationsinformation von der externen Signalquelle (22, 26) empfangen wurde.
Abwehrvorrichtung nach einem der Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, einen potentiell das unbemannte Luftfahrzeug (31) umfassenden Umfeldbereich betreffende weitere Umfelddaten, die von der externen Signalquelle (22, 26) als Kommunikationsinformation gesendet wurden, zu erfassen und im Rahmen der Objekterkennung auszuwerten.
Abwehrvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (2) zur automatischen Bereitstellung eines Kommunikationsnetzwerkes für die externe Signalquelle (22, 26) oder zur automatischen Integration in ein durch die externe Signalquelle (22, 26) bereitgestelltes Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist.
Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannte Luftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Abwehrvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie wenigstens eine externe Signalquelle (22, 26) umfasst.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Signalquelle (22, 26) eine externe Sensorvorrichtung (33) ist, die wenigstens einen Sensor, eine Kommunikationseinrichtung und eine Steuereinrichtung umfasst, die zur Erfassung von Sensordaten des Sensors und zur Ansteuerung der Kommunikationsvorrichtung zur Übertragung dieser Sensordaten oder von aus diesen Sensordaten abgeleiteten Daten als Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung (1) und/oder an eine weitere externe Signalquelle (22, 26) ausgebildet ist.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Signalquelle (22, 26) eine Bedienvorrichtung (32) ist, die ein Bedienmittel (23) zur Erfassung von Bedieneingaben, sowie eine bedienmittelseitige Kommunikationseinrichtung zum Senden einer von erfassten Bedieneingaben abhängigen Bedieninformation als Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung (1) und/oder an eine weitere externe Signalquelle (22, 26) umfasst.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (32) eine Anzeigeeinrichtung (24) und eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Erfassung von über die Kommunikationseinrichtung empfangenen, einen potentiell das unbemannte Luftfahrzeug (31) umfassenden Umfeldbereich betreffenden Umfeldinformationen und zur Darstellung der Umfeldinformationen oder von aus den Umfeldinformationen abgeleiteten Informationen auf der Anzeigeeinrichtung (24) ausgebildet ist.
Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Signalquelle (22, 26) eine weitere Abwehrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ist.
Verfahren zum Betrieb einer Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslösen der Abstrahleinrichtung (3) der Abwehrvorrichtung (1) nur dann erfolgt, wenn durch die Kommunikationseinrichtung (2) eine die Auslösung betreffende Kommunikationsinformation empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung mehrere Abwehrvorrichtungen (1) umfasst, die derart angeordnet werden, dass die Bereiche des Umfelds, in die eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses durch die jeweilige Abstrahleinrichtung (3) möglich ist, einen zu schützenden Bereich (29) vollständig oder teilweise umgeben und/oder abdecken.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwehrvorrichtung (1) und/oder die externe Signalquelle (22, 26) wenigstens einen Sensor (17, 18, 19) umfasst, durch den Sensordaten erfasst werden, wonach durch die Abwehrvorrichtung (1) und/oder die externe Signalquelle (22, 26) eine Objekterkennung in den Sensordaten durchgeführt wird, wonach bei Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs (31), insbesondere nach Erfassung einer Bestätigung eines Nutzers, die Abstrahleinrichtung (3) der Abwehrvorrichtung (3) aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwehrvorrichtung (1) und/oder die externen Signalquelle (22, 26) ein Ausgabemittel und ein Bedienmittel (23) umfassen, wobei bei einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs (31) eine die Erkennung betreffende Information an dem Ausgabemittel ausgegeben wird, wonach die Abstrahleinrichtung (3) nach Erfassung einer eine Bestätigung der Auslösung anzeigenden Bedieneingabe am Bedienmittel (23) ausgelöst wird.