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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radarsystem.
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Im militärischen Bereich werden vielfach Radare verwendet, bei denen mehrere einzelne bodengebundene und räumlich verteilte Sende-Empfangs-Radareinheiten zu einer Gruppenantenne zusammengeschaltet werden. Beispielsweise können Einzelstrahler zu einer phasengesteuerten Gruppenantenne, einer sogenannten Phased-Array-Antenne, verschaltet werden, wobei eine elektronische Strahlschwenkung der Gruppenantenne durch unterschiedliche Ansteuerung der Einzelstrahler realisierbar ist.
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Allgemein können derartige oder andere Einzelstrahler in einem oder mehreren Arrays angeordnet und von einem zentralen Rechner angesteuert werden. Die Leistung des Radarsystems wird dabei bestimmt über die Anzahl der Einzelstrahler und die mögliche Bauform des Arrays, welche unter anderem die Abstrahlcharakteristik des Systems vorgibt. Es wäre erstrebenswert, eine höhere Flexibilität in der Antennenanordnung und somit in der Einsatzfähigkeit der Radarsysteme zu erreichen.
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Weiterhin können fest montierte bodengebundene Systeme aus der Luft bekämpft werden. Mobile Einheiten bieten in dieser Hinsicht mehr Flexibilität, sind jedoch häufig in der Größe limitiert. Wird ein Radar auf ein Fahrzeug montiert, z.B. auf ein Luftfahrzeug (Airborne Early Warning and Control System, AWACS), so droht überdies ein Ausfall des Gesamtsystems, wenn das entsprechende Fahrzeug beispielsweise bei einem gezielten Angriff ausgeschaltet wird.
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In jüngerer Zeit werden Radare in miniaturisierter Form bereits auf kleinen Fahrzeugen wie beispielsweise Drohnen und anderen unbemannten Luftfahrzeugen eingesetzt. So beschreibt beispielsweise die Druckschrift Scannapieco et al., „UL-TRALIGHT RADAR FOR SMALL AND MICRO-UAV NAVIGATION,“ International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLII-2/W6, 333-338, 2017, einen Ansatz um ein Radar auf einer Drohne zur Navigation der Drohne zu verwenden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, flexiblere und robustere Lösungen für Radarsysteme zu finden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Radarsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Demgemäß ist ein Radarsystem mit einer Vielzahl von Drohnen vorgesehen, welche jeweils aufweisen: eine Radarantenneneinheit, welche zum Aussenden und Empfangen von Radarstrahlung ausgebildet ist; eine Kommunikationseinheit zur Datenkommunikation der jeweiligen Drohne über ein drahtloses Systemnetzwerk, wobei die Kommunikationseinheit dazu ausgebildet ist, eine Uhrzeit der jeweiligen Drohne mit einer Systemzeit des Radarsystems über das Systemnetzwerk zu synchronisieren; ein Positionssensorsystem, welches zur Bestimmung zumindest eines von einer momentanen absoluten Position der jeweiligen Drohne und einer momentanen relativen Position der jeweiligen Drohne gegenüber den übrigen Drohnen ausgebildet ist; und eine Flugführungseinheit, welche zur Navigation der jeweiligen Drohne ausgebildet ist. Das Radarsystem umfasst ferner eine Systemsteuereinrichtung zur Steuerung des Radarsystems, welche zur Datenkommunikation mit den Kommunikationseinheiten der Drohnen über das drahtloses Systemnetzwerk und zur Steuerung der Drohnen über das Systemnetzwerk ausgebildet ist, wobei die Systemsteuereinrichtung die Systemzeit für die Drohnen und eine durch die Drohnen einzunehmende Drohnenkonfiguration vorgibt, wobei die Drohnenkonfiguration eine Flugformation der Drohnen und eine zugehörige Strahlungscharakteristik der Radarantenneneinheiten der Drohnen definiert.
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Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, das Problem der limitierenden Array-Größe zu umgehen, indem die einzelnen Radarstrahler eines zusammengesetzten Radarsystems aus Einzelantennen auf einzelne Drohnen verteilt werden, welche dann grundsätzlich beliebige Geometrien bzw. Konfigurationen in der Luft einnehmen und derart gewissermaßen ad-hoc die Radareigenschaften des Gesamtsystems anpassen können. Die Systemsteuereinrichtung kommandiert die einzunehmende Drohnenkonfiguration, d.h. in welcher Flugformation sich die Drohnen fortbewegen und/oder befinden und wie die Strahlungscharakteristik der in dieser Flugformation gruppierten Radarantenneneinheiten aussieht. Mittels des Positionssensorsystems können die Drohnen jederzeit ihre absolute und/oder relative Position und somit auch ihre Anordnung im Raum messen und ggf. korrigieren. Hierzu kann die Flugführungseinheit entsprechende Steuerungsdaten von der Systemsteuereinrichtung erhalten, die von einem Antrieb umgesetzt werden können, der in die Flugführungseinheit integriert ist und/oder mit dieser gekoppelt ist. Ein zeitliche Synchronisierung des Drohnenschwarms erfolgt über das Systemnetzwerk, sodass das Senden und Empfangen der einzelnen Radarantenneneinheiten aufeinander abgestimmt werden kann. Die durch die Drohnen repräsentierten Einzelantennen können somit als integrierte Gruppenantenne fungieren, z.B. um eine Phasensteuerung des zusammengeschalteten Drohnenradars umzusetzen.
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Ein derartiges Netzwerk aus Drohnen kann praktisch nicht durch einen einzelnen gezielten und räumlich begrenzten Angriff ausgeschaltet werden. Hierzu bedürfte es hingegen einer großflächigen Bekämpfung in der Luft. Der Ausfall weniger Drohnen hätte lediglich geringen bis vernachlässigbaren Einfluss auf das System als solches, während ein Treffer im Fall eines klassischen Radars mitunter unmittelbar zum Totalausfall führen kann. Durch die Verwendung fliegender Plattformen kann das Radar frei in der Höhe positioniert werden. Dies erlaubt zusätzliche Möglichkeiten wie Gefechtsfeldaufklärung oder eine frühere Erfassung von Flugkörpern bei Marineanwendungen. Das Drohnennetzwerk kann dynamisch vergrößert oder verkleinert werden (Geometrie, Anzahl der Drohnen, Ausprägung verschiedener Antennenkeulen) und sich selbstständig organisieren und kalibrieren. Eine Verlagerung der Position des Radarsystems ist einfach möglich, indem der Drohnenschwarm als Ganzes bewegt wird. Dadurch erschwert sich auch eine gezielte Bekämpfung über dedizierte Störsignale (z.B. Jamming, Electronic Warfare usw.). Da in die Systemsteuereinrichtung lediglich mit den Drohnen kommuniziert, ist die Ortung des Systems erschwert, wodurch wiederum die Überlebensfähigkeit des Gesamtsystems verbessert wird.
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Eine Drohne im Sinne der Erfindung ist ein allgemeines unbemanntes Luftfahrzeug, d.h. ein „Unmanned Aircraft System“ (UAS) bzw. „Unmanned Aerial Vehicle“ (UAV), und umfasst unter anderem Aufklärungsdrohnen, unbemannte militärische Aufklärungs- und/oder Kampfflugzeuge, Kleindrohnen, aber auch unbemannte bewaffnete Luftfahrzeuge wie Kampfdrohnen usw. Drohnen im Sinne der Erfindung umfassen somit unter anderem „Micro Aerial Vehicles“ (MAV), „Small Unmanned Aircraft“ (SUA), Nano-, Micro- und Mini-UAS sowie Close- und Tactical-UAS, „Medium Altitude Long Endurance“ (MALE) und „High Altitude Long Endurance“ (HALE) UAS, Unmanned Reconnaissance Aerial Vehicles‟ (URAV), „Unmanned Combat Aerial Vehicles“ (UCAV) bzw. „Unmanned Combat Aerial Systems“ (UCAS) und weitere dem Fachmann bekannte unbemannte Luftfahrzeuge.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer Weiterbildung können die Kommunikationseinheiten der Drohnen zur Datenkommunikation untereinander über ein drahtloses Drohnennetzwerk ausgebildet sein.
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Optional können die Drohnen somit auch direkt untereinander über ein spezielles Drohnennetzwerk kommunizieren, welches von dem Systemnetzwerk getrennt sein kann, z.B. zur Optimierung der Drohnenkonfiguration und/oder zur Zeitsynchronisierung oder allgemeiner zum Datenaustausch zwischen den einzelnen Drohnen. In diesem Fall kann es beispielsweise insbesondere ausreichend sein, wenn die Systemsteuereinrichtung lediglich zu einem (kleinen) Anteil der Drohnen direkten Kommunikationskontakt (über das Systemnetzwerk) hat, z.B. zu denjenigen Drohnen mit dem geringsten räumlichen Abstand zu der Systemsteuereinrichtung. Die übrigen Drohnen können nun mit den notwendigen Daten, z.B. Steuerungsdaten der Systemsteuereinrichtung, von denjenigen Drohnen versorgt werden, welche in direkten Kontakt mit der Systemsteuereinrichtung stehen. Letzterer Datenaustausch kann beispielsweise über das spezielle Drohnennetzwerk ablaufen.
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Dies bietet den besonderen Vorteil, dass eine Ortung des Radarsystems deutlich erschwert wird gegenüber einem klassischen Radar, welches aktiv Signale ggf. bis zum aufzuklärenden Objekt sendet. Außerdem lässt sich vom Ort der Drohnen nicht ohne Weiteres Rückschluss auf die Systemsteuereinrichtung schließen.
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Prinzipiell kann es jedoch ebenso vorgesehen sein, dass die Drohnen auch untereinander über das Systemnetzwerk kommunizieren, d.h. die gesamte Kommunikation zwischen Drohnen und Systemsteuereinrichtung über ein gemeinsames drahtloses Netzwerk abläuft.
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Gemäß einer Weiterbildung können die Drohnen dazu ausgebildet sind, untereinander Radardaten der Drohnen, Navigationsdaten der Drohnen, Steuerungsdaten der Systemsteuereinrichtung und/oder Synchronisierungsdaten auszutauschen.
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Insbesondere kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Drohnen Navigationsdaten miteinander abgleichen, welche beispielsweise aktuelle Positionsmessungen der jeweiligen Drohnen einschließlich absoluter und/oder relativer Positionen oder Abstände beinhalten können. Derart kann der Drohnenschwarm seine Konfiguration einschließlich der Flugformation jederzeit selbstständig einhalten und ggf. einzelne Drohnenpositionen korrigieren bzw. optimieren. Ebenso kann ein Austausch der Navigationsdaten und/oder der Steuerungsdaten der Systemsteuereinrichtung dazu genutzt werden, die Ausdehnung und/oder das Bewegungsverhalten des Drohnenschwarms an Vorgaben und/oder momentane Gegebenheiten, z.B. an das überflogene Gelände, anzupassen.
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Darüber hinaus können die Drohnen auch die Radardaten untereinander austauschen, z.B. um die Einzelstrahler der Drohnen entsprechend zu den jeweiligen Vorgaben der Systemsteuereinrichtung auszurichten und miteinander abzustimmen. Beispielsweise kann die Strahlungscharakteristik des Gesamtsystems angepasst werden, indem die Ausprägung der einzelnen Antennenkeulen der Drohnen relativ zueinander oder gemeinsam verändert wird. Ebenso kann die Anordnung der einzelnen Drohnen geändert werden, um die Strahlungscharakteristik zu manipulieren, ohne dass sich die Abstrahlungscharakteristik der einzelnen Drohnen notwendigerweise ändern muss. Weiterhin können einzelne oder mehrere Drohnen den Befehl erhalten, vorübergehend oder dauerhaft aus dem Verbund auszutreten, beispielsweise weil sie defekt sind, anderweitig benötigt werden oder für die vorgegebene Aufgabe nicht benötigt werden.
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Durch direkten Abgleich der Synchronisierungsdaten können beispielsweise Verbindungsabbrüche einzelner oder aller Drohnen mit der Systemsteuereinrichtung kompensiert werden, indem sich der Drohnenschwarm zumindest vorübergehend eigenständig organisiert.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Systemsteuereinrichtung dazu ausgebildet sein, die Drohnenkonfiguration dynamisch anzupassen. Hierbei kann die Flugformation der Drohnen, die Strahlungscharakteristik der Radarantenneneinheiten der Drohnen und/oder eine Anzahl der aktiv beteiligten Drohnen anpassbar sein.
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Die Systemsteuereinrichtung kann hierzu entsprechende Steuerungsdaten an einzelne oder alle Drohnen über das Systemnetzwerk übermitteln. Prinzipiell ist es hierbei ausreichend, wenn lediglich ein Teil der Drohnen direkten Kontakt zu der Systemsteuereinrichtung hat. Die restlichen Drohnen können die Steuerungsdaten dann von den in Kontakt stehenden Drohnen weitergeleitet bekommen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Systemsteuereinrichtung bodengebunden ausgebildet sein.
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Beispielsweise kann es sich bei der Systemsteuereinrichtung um eine Bodenstation handeln, die an einem Ort fest installiert ist. Prinzipiell kann die Systemsteuereinrichtung jedoch alternativ auch auf einer mobilen Einheit integriert sein, z.B. einem Landfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem Wasserfahrzeug.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Systemsteuereinrichtung zur Auswertung von Radardaten ausgebildet sein, welche von den Drohnen an die Systemsteuereinrichtung übertragen werden.
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Die Radardaten können hierzu als Rohdaten direkt von den Radarantenneneinheiten an die Systemsteuereinrichtung weitergeleitet und dort ausgewertet und analysiert werden. Alternativ können die Rohdaten jedoch auf jeder Drohne vorprozessiert werden, um beispielsweise die Netzwerkverbindung zu der Systemsteuereinrichtung zu entlasten.
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Gemäß einer Weiterbildung kann jede Drohne weiterhin eine Signalauswertungseinheit aufweisen. Die Signalauswertungseinheit kann dazu ausgebildet sein, Radardaten der jeweiligen Drohne vorzuprozessieren und über die Kommunikationseinheit zu übermitteln.
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Allgemein kann die Kommandierung und die Auswertung der Radarsignale in der Signalauswertungseinheit erfolgen. Eine erste Prozessierung der (Roh-) Daten kann jedoch unmittelbar bereits in entsprechenden Prozessoren auf den Drohnen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertung jedoch ebenso vollständig von Signalrechnern an Bord der Drohnen vorgenommen werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das Radarsystem als aktives oder passives Radar ausgebildet sein.
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Das System kann somit entweder aktiv als klassische Radarfunktion oder passiv zur Aufklärung von gegnerischen Signalen verwendet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das Radarsystem zur taktischen Luftraumaufklärung und/oder Luftraumüberwachung ausgebildet sein.
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Das Radarsystem kann somit ein klassisches bodengebundenes Radararray und/oder ein luftgestütztes Radarsystem (AWACS) ersetzten und/oder ergänzen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Flugformation der Drohnen einen Durchmesser von weniger als einen Kilometer aufweisen.
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Es können somit beispielsweise freie Geometrien von wenigen Zentimetern bis mehreren Hundert Metern durch eine Vielzahl von Drohnen dynamisch eingenommen werden. Hierbei können grundsätzlich praktisch beliebige dreidimensionale Muster bzw. Netzwerke aus Drohnen gebildet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Flugformation der Drohnen einen mittleren relativen Abstand der Drohnen zwischen 0,1 m und 1 km vorsehen. Weiter bevorzugt kann die Flugformation der Drohnen einen mittleren relativen Abstand der Drohnen zwischen 10 m und 100 m vorsehen.
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Hierbei können die Drohnen beispielsweise auch in festen Mustern mit vorgegebenen (ggf. gleichen) Abständen angeordnet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das Positionssensorsystem eine inertiale Messeinheit, einen Richtungsmesser, einen Entfernungsmesser und/oder einen Positionsmesser aufweisen.
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Beispielsweise können absolute Positionen über ein globales Navigationssatellitensystem wie beispielsweise GPS erfasst werden. (Relative) Entfernungen können beispielsweise über Laserentfernungsmesser oder dergleichen bestimmt werden. Die (Aus-) Richtungen bzw. relativen Positionen der einzelnen Drohnen zueinander können ebenso über optische Systeme wie Kameras erfasst werden. Dies kann beispielsweise durch Leuchtsignale der einzelnen Drohnen unterstützt werden, z.B. über LED-Strahler und/oder Laser, die dauerhafte oder regelmäßig oder unregelmäßig gepulste Lichtsignale aussenden, welche von den Kameras der übrigen Drohnen erfasst werden können. Weiterhin kann jede Drohne über eine inertiale Messeinheit (Englisch: „Inertial Measurement Unit“, IMU) ihre kinematischen Freiheitsgrade erfassen und darauf aufbauend unter anderem auch ihr Flugverhalten stabilisieren bzw. kontrollieren.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 schematische perspektivische Seitenansicht eines Radarsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
- 2 schematische Ansicht einer Drohne aus dem Radarsystem in 1.
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Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Radarsystems 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Bei dem Radarsystem 1 handelt es sich um ein Drohnenradar, d.h. einen kollaborierenden Schwarm aus einzelnen Drohnen 2, welche jeweils eine Radarantenneneinheit 7 zum Aussenden und Empfangen von Radarstrahlung tragen und von einer zentralen bodengebundenen Systemsteuereinrichtung 3 kommandiert werden. Die Komponenten eines klassischen Radars werden hierbei auf ein Netzwerk aus Drohnen 2 verteilt, um dem Radar derart neue Eigenschaften zu ermöglichen, wie im Folgenden erläutert wird.
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Das Radarsystem 1 dient der taktischen Luftraumaufklärung bzw. Luftraumüberwachung und kann entsprechende herkömmliche fliegende Radarsysteme wie beispielsweise „Airborne Early Warning and Control Systems“ (AWACS) ersetzen und/oder ergänzen. Beispielsweise kann das Radarsystem 1 zur Gefechtsfeldaufklärung oder frühen Erkennung von anfliegenden Flugkörpern beim Selbstschutz von Schiffen, Gebäuden usw. zur Anwendung kommen. Das System kann entweder aktiv als klassische Radarfunktion oder passiv zur Aufklärung von gegnerischen Signalen verwendet werden. Die Kommandierung und die Auswertung der Radarsignale erfolgt durch die Systemsteuereinrichtung oder optional direkt durch Steuereinheiten 10 an Bord der Drohnen 2.
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Eine entsprechende Drohne 2 ist im Detail schematisch in 2 dargestellt. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Kleindrohne, eine Aufklärungsdrohne, ein unbemanntes militärisches Aufklärungsflugzeug und/oder eine Kampfdrohne oder dergleichen handeln.
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Die Drohnen 2 werden von einer zentralen Steuereinheit 10 an Bord gesteuert und navigiert, wozu die Steuereinheit 10 auf der Drohne 2 mit einer Flugführungseinheit 6 und einem in 2 nicht dargestellten Antrieb gekoppelt ist. Die Flugführungseinheit 6 wiederum ist kommunikativ mit einem Positionssensorsystem 9 gekoppelt, welches zur Bestimmung einer momentanen absoluten Position der jeweiligen Drohne 2 und/oder einer momentanen relativen Position der jeweiligen Drohne 2 gegenüber den übrigen Drohnen 2 ausgebildet ist. Hierzu kann das Positionssensorsystem 9 entsprechende Sensorik aufweisen wie beispielsweise eine inertialen Messeinheit, einen Richtungsmesser, einen Entfernungsmesser, einen Positionsmesser usw.
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Jede Drohne 2 umfasst weiterhin eine Kommunikationseinheit 8 zur Datenkommunikation. Zum Datenaustausch ist in dieser beispielhaften Ausführungsform einerseits ein zentrales Systemnetzwerk 4 zur Kommunikation der Drohnen 2 mit der Systemsteuereinrichtung 3 vorgesehen. Andererseits wird ein spezielles Drohnennetzwerk 5 bereitgestellt, über welches die Drohnen 2 direkt untereinander kommunizieren können. Die Systemsteuereinrichtung 3 gibt eine Systemzeit für die Drohnen 2 über das Systemnetzwerk 4 vor, welche dann von den Kommunikationseinheiten 8 empfangen und dazu verwendet wird, eine Uhrzeit der Drohnen 2 mit der Systemzeit des Radarsystems 1 zu synchronisieren.
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Eine Aufteilung des Kommunikationsnetzwerkes in zwei separierte Netzwerke, nämlich das Systemnetzwerk 4 und das Drohnennetzwerk 5, bietet hierbei den Vorteil, dass die Drohnen 2 auch bei einer vorübergehenden Trennung der Netzwerkverbindung zu der Systemsteuereinrichtung 3 weiterhin agieren und sich organisieren können. Darüber hinaus ist es ausreichend, wenn die Systemsteuereinrichtung 3 eine begrenzte Anzahl der Drohnen 2 direkt über das Systemnetzwerk 4 kontaktiert. Die übrigen Drohnen 2 können die entsprechenden Daten anschließend über das Drohnennetzwerk 5 erhalten.
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Die Systemsteuereinrichtung 3 gibt neben der Systemzeit auch eine durch die Drohnen 2 einzunehmende Drohnenkonfiguration vor, welche definiert, wie eine Flugformation der Drohnen 2 und eine zugehörige Strahlungscharakteristik der Radarantenneneinheiten 7 der Drohnen 2 aussieht. Einerseits gibt die Systemsteuereinrichtung 3 somit vor, in welcher räumlich-geometrischen Anordnung der Schwarm der Drohnen 2 verteilt ist, d.h. welches Muster er im Raum bildet und welche Abstände die Drohnen 2 untereinander einhalten sollen. Beispielsweise können somit freie Geometrien von wenigen Metern bis mehrere Hundert Meter dynamisch eingenommen werden. In dem in 1 gezeigten Beispiel fliegen die Drohnen 2 in einer V-förmigen Anordnung. Darüber hinaus wird festgelegt, wie die Radarabstrahlung jeder einzelnen Drohne 2 als Funktion der Zeit auszusehen hat. Die Drohnenkonfiguration kann dynamisch verändert werden, indem die Geometrie der räumlichen Anordnung geändert wird. Andererseits kann auch die Ausprägung der Abstrahlung der einzelnen Radarantenneneinheiten angepasst werden.
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Die anfallenden Radardaten werden von den einzelnen Drohnen 2 erfasst und in einer Signalauswertungseinheit 11 prozessiert (z.B. zur Lastreduktion der Kommunikation) und anschließend mittels der Kommunikationseinheit 8 an die Systemsteuereinrichtung 3 übermittelt, welche die Daten auswertet und weiter verwendet.
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Prinzipiell können die Radardaten zusammen mit weiteren relevanten Daten (z.B. den Steuerungsdaten der Systemsteuereinrichtung 3 und den Synchronisierungsdaten) jedoch ebenso zwischen den Drohnen 2 ausgetauscht werden. Hierbei ist es prinzipiell ausreichend, wenn lediglich eine oder mehrere der Drohnen direkten Kontakt zur der Systemsteuereinrichtung 3 herstellen. Prinzipiell kann sich das vorliegende System zumindest vorübergehend autark bzw. autonom organisieren, ohne dass ein dauerhafter Kontakt zu der Systemsteuereinrichtung 3 vorhanden sein muss.
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Beispielsweise können die Drohnen entsprechende Navigationsdaten über das Drohnennetzwerk 5 untereinander austauschen. Hierbei können die Drohnen 2 derart gesteuert werden, dass eine von der Systemsteuereinrichtung 3 vorgegebene Flugformation und Strahlungscharakteristik eingehalten wird. Dies kann beispielsweise beinhalten, dass die Drohnen 2 in bestimmter Anordnung in einer fest vorgegebenen Position über einer Landschaft schweben. In einem anderen Beispiel kann sich der Drohnenschwarm jedoch in auch einer festen oder sich zeitlich ändernden Flugformation über ein Gelände fortbewegen. Kleinere Abweichungen von der Position und/oder der Bewegungsrichtung können hierbei durch die Drohnen 2 ggf. eigenständig nachkorrigiert werden. Hierzu können die Drohnen Positionsdaten und weitere Navigationsdaten erfassen, z.B. mit dem Positionssensorsystem, also insbesondere die relativen Positionen und Ausrichtungen der einzelnen Drohnen 2 gegenüber dem Drohnenverbund. Diese Daten können mit den anderen Drohnen 2 ausgetauscht werden, sodass die Flugführungseinheiten 6 der jeweiligen Drohnen 2 eine entsprechende Korrektur der Bewegung und/oder der Position veranlassen kann. Entsprechend können zudem die Abstrahlcharakteristik der Radarantenneneinheit 7 jeder Drohne 2 den momentanen Gegebenheiten und/oder Vorgaben angepasst werden. Die entsprechenden Daten können ebenfalls unter der Drohnen 2 ausgetauscht werden.
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Das Radarsystem 1 bietet erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Radarsystemen wie bodengebundenen Systemen oder fliegenden Radarsystemen, welche auf einem einzelnen Luftfahrzeug installiert sind. Aufgrund der praktisch frei wählbaren Geometrien können die Radareigenschaften jederzeit angepasst werden. Insbesondere werde bestimmte Geometrien und Anordnungen überhaupt erst möglich, da diese nicht mehr durch die Bauform des Radars limitiert werden. Durch die Verwendung von fliegenden Plattformen ist das System 1 nicht mehr bodengebunden und kann sich insbesondere in der Vertikalen frei bewegen. Dadurch können die Vorteile von fliegenden Radarsystemen (AWACs) beibehalten werden wie Gefechtsfeldaufklärung oder frühere Erkennung von anfliegenden Flugkörpern beim Selbstschutz von Schiffen. Das Radar besteht vielmehr nun aus frei fliegenden Drohnen 2, die einzeln bekämpft werden müssten, um das Radar ausschalten zu können. Da ein Ausfall von einzelnen Drohnen 2 keinen Systemausfall zur Folge hat und die Drohnen 2 schnell verlegt werden können, ist eine Bekämpfung des Gesamtsystems 1 gravierend erschwert.
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Ein zentrales Element ist die Systemsteuereinrichtung 3. Da diese jedoch nur mit den naheliegenden Drohnen 2 kommunizieren muss, ist eine Ortung des Systems 1 deutlich erschwert gegenüber klassischen Radaren. Außerdem lässt sich über die Drohnen 2 kein direkter Rückschluss auf die Systemsteuereinrichtung 3 bewerkstelligen.
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In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
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Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend“ verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“ und „eine“ eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radarsystem
- 2
- Drohne
- 3
- Systemsteuereinrichtung
- 4
- Systemnetzwerk
- 5
- Drohnennetzwerk
- 6
- Flugführungseinheit
- 7
- Radarantenneneinheit
- 8
- Kommunikationseinheit
- 9
- Positionssensorsystem
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Signalauswertungseinheit
