DE102022104120A1

DE102022104120A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes durch ein auf das Zielobjekt abgefeuertes Wirkmittel eines Wirksystems

Info

Publication number: DE102022104120A1
Application number: DE102022104120.4A
Authority: DE
Inventors: Norbert Scherm
Original assignee: Rheinmetall Electronics GmbH
Current assignee: Rheinmetall Electronics GmbH
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-08-24
Also published as: FR3133440A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes (ZO) durch zumindest ein auf das Zielobjekt (ZO) abgefeuertes Wirkmittel (WM) eines Wirksystems (2) vorgeschlagen, mit:einem in Azimut und Elevation richtbaren Wirksystem (2) zum Abfeuern des Wirkmittels (WM) auf das Zielobjekt (ZO),einer Ansteuereinrichtung (3) zum Ansteuern des Wirksystems (2),einem Oberflächenschwingungssensor (4) zum Aussenden eines auf das Zielobjekt (ZO) gerichteten elektromagnetischen oder akustischen Signals (S) und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt (ZO) reflektierten Signals (R), undeiner Auswerte-Einheit (5), welche dazu eingerichtet ist, das an dem Zielobjekt (ZO) reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor (4) empfangene Signal (R) zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt (ZO) auszuwerten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes durch zumindest ein auf das Zielobjekt abgefeuertes Wirkmittel eines Wirksystems. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein militärisches Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung zur Schadensanalyse. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein System mit einem militärischen Fahrzeug und einem zu dem militärischen Fahrzeug externen Gerät, welches eine solche Vorrichtung zur Schadensanalyse umfasst. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes durch zumindest ein auf das Zielobjekt abgefeuertes Wirkmittel eines Wirksystems.
Wenn beispielsweise die Besatzung eines Kampfpanzers einen Schuss auf einen gegnerischen Kampfpanzer abgegeben hat, so benötigt sie nicht nur eine Information darüber, ob das Ziel getroffen wurde, sondern auch, welchen Schaden der Treffer angerichtet hat. Herkömmlicherweise kann die Besatzung des schießenden Kampfpanzers den Schaden an dem getroffenen gegnerischen Panzer auf Sicht abschätzen. Dies ist nachteiligerweise im Feld, insbesondere auf lange Distanzen, ungenau und damit nachteilig für die Ableitung weiterer Aktionen durch die Besatzung eines Kampfpanzers.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes durch ein auf das Zielobjekt abgefeuertes Wirkmittel eines Wirksystems zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes durch zumindest ein auf das Zielobjekt abgefeuertes Wirkmittel eines Wirksystems vorgeschlagen, welche aufweist:

ein in Azimut und Elevation richtbares Wirksystem zum Abfeuern des Wirkmittels auf das Zielobjekt,
eine Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des Wirksystems,
einen Oberflächenschwingungssensor zum Aussenden eines auf das Zielobjekt gerichteten elektromagnetischen oder akustischen Signals und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt reflektierten Signals, und
eine Auswerte-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, das an dem Zielobjekt reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor empfangene Signal zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt auszuwerten.

Das Wirksystem ist insbesondere ein Waffensystem oder eine Waffe, wie beispielsweise eine Rohrwaffe, eine Panzerabwehrlenkwaffe oder ein Kampflaser. Das Wirksystem ist insbesondere in Azimut und Elevation richtbar gelagert. Das Wirkmittel ist insbesondere ein Geschoss, wie eine Rakete, oder ein Laserstrahl. Beispielsweise ist das Wirksystem ein Waffensystem oder eine Waffe für ein militärisches Fahrzeug, zum Beispiel ein Kettenpanzer. Die Waffe ist vorzugsweise in einer Lafette in Azimut und Elevation richtbar gelagert. Die Waffe ist insbesondere eine Rohrwaffe und der Oberflächenschwingungssensor ist vorzugsweise an oder auf der Rohrwaffe angeordnet.
Der Oberflächenschwingungssensor ist dazu geeignet, Oberflächenschwingungen des Zielobjektes mittels des reflektierten Signals zu detektieren. Für die Ermittlung des Schadens an dem Zielobjekt wird vorzugsweise zusätzlich zu dem reflektierten Signal der Zeitpunkt des Auftreffens des Wirkmittels an dem Zielobjekt verwendet. Zur Ermittlung des Auftreffens des Wirkmittels an dem Zielobjekt sind unterschiedliche Möglichkeiten einsetzbar, so z. B. die Verwendung eines Entfernungsmessers wie auch die Verwendung bildgebender Verfahren, wie Kameras. Die von dem Oberflächenschwingungssensor detektierte Oberflächenschwingung des Zielobjektes gibt zunächst Aufschluss darüber, ob das Zielobjekt getroffen wurde, und zudem über den Schaden an dem Zielobjekt, insbesondere über die Art und die Schwere des Schadens.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Oberflächenschwingungssensor als ein Laser-Vibrometer ausgebildet. Das Laser-Vibrometer ist zum Aussenden eines auf das Zielobjekt gerichteten Laserstrahls und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt reflektierten Laserstrahls eingerichtet.
Das Laser-Vibrometer ist beispielsweise wie in der DE 603 07 260 T2 oder der US 6,972,846 B2 beschrieben ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Laser-Vibrometer als ein 3D-Laserscanner-Vibrometer ausgebildet. Das 3D-Laserscanner-Vibrometer ist insbesondere zur Ermittlung einer Verformung des von dem Wirkmittel getroffenen Zielobjektes geeignet. Hierdurch kann die Ermittlung des Schadens an dem getroffenen Zielobjekt weiter verbessert werden. Somit wird auch die Ableitung folgender Aktionen verbessert, z. B. kann bei einem sehr schweren Schaden abgeleitet werden, dass ein gegnerischer Panzer kampfunfähig ist, woraus weitere Aktionen abgeleitet werden können, etwa dass man sich an diesen annähern kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Oberflächenschwingungssensor an dem Wirksystem angeordnet. Wenn der Oberflächenschwingungssensor an dem Wirksystem angeordnet ist, so bewirkt eine Richtungsänderung des Wirksystems eine entsprechende Richtungsänderung des Oberflächenschwingungssensors. Folglich ist der Oberflächenschwingungssensor stets entsprechend der Ausrichtung des Wirksystems auf das Zielobjekt ausgerichtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Oberflächenschwingungssensor derart mit dem Wirksystem gekoppelt, dass eine Richtungsänderung des Wirksystems eine entsprechende Richtungsänderung des Oberflächenschwingungssensors bewirkt. Durch die Kopplung des Oberflächenschwingungssensors mit dem Wirksystem ist sichergestellt, dass der Oberflächenschwingungssensor entsprechend dem Wirksystem, beispielsweise dem Waffenrohr einer Waffe, auf das Zielobjekt ausgerichtet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Ausrichte-Einheit zum Ausrichten des Oberflächenschwingungssensors auf das Zielobjekt in Abhängigkeit einer bereitgestellten aktuellen Richtungsangabe für das Wirksystem. Bei Ausführungsformen mit Ausrichte-Einheit kann der Oberflächenschwingungssensor mechanisch von dem Wirksystem entkoppelt sein, denn die Ausrichte-Einheit bewerkstelligt insbesondere, dass die Ausrichtung des Oberflächenschwingungssensors der Ausrichtung des Wirksystems folgt. Folglich ist durch die Funktionalität der Ausrichte-Einheit der Oberflächenschwingungssensor stets korrekt auf den Zielbereich des Wirksystems ausgerichtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Sichtmittel, insbesondere umfassend zumindest einen elektro-optischen Sensor, bevorzugt eine Mehrzahl von elektro-optischen Sensoren, und/oder zumindest einen bildgebenden Sensor, bevorzugt eine Mehrzahl von bildgebenden Sensoren, einen Video-Tracker und/oder eine Ausgabevorrichtung, zur Darstellung eines das Zielobjekt aufweisenden Zielbereichs. Dabei ist das Sichtmittel vorzugsweise dazu eingerichtet, die aktuelle Richtungsangabe für das Wirksystem bereitzustellen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der elektro-optische Sensor als eine Kamera ausgebildet. Die jeweilige Kamera kann beispielsweise als Videokamera, als Tagsichtkamera, als Wärmebildkamera, als Infrarot-Kamera oder als Fotokamera ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kamera als eine stabilisierte Kamera ausgebildet. Durch die Stabilisierung der Kamera können insbesondere Bodenunebenheiten bei der Bewegung des Fahrzeuges ausgeglichen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Aufklärungsmittel zur Überwachung eines das Zielobjekt aufweisenden Zielbereichs. Dabei ist das Aufklärungsmittel vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die aktuelle Richtungsangabe für das Wirksystem bereitzustellen. Das Aufklärungsmittel weist insbesondere ein Radar und/oder ein Sonar auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Feuerleitrechner, welcher die Ansteuereinrichtung integriert oder mit der Ansteuereinrichtung gekoppelt ist. Dabei ist der Feuerleitrechner vorzugsweise dazu eingerichtet, die aktuelle Richtungsangabe für das Wirksystem bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Feuerleitrechner dazu eingerichtet, einen Zeitpunkt des Auftreffens des Wirkmittels an dem Zielobjekt zu ermitteln und den ermittelten Zeitpunkt an den Oberflächenschwingungssensor und/oder die Auswerte-Einheit zu übergeben. Der Oberflächenschwingungssensor kann den ermittelten Zeitpunkt des Auftreffens insbesondere zur Detektion des reflektierten Signals nutzen. Auch kann die Auswerte-Einheit den ermittelten Zeitpunkt des Auftreffens des Wirkmittels auf dem Zielobjekt für die Analyse des durch das Wirkmittel verursachten Schadens an dem Zielobjekt nutzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Entfernungsmesser, insbesondere einen Laser-Entfernungsmesser, zum Bestimmen einer Zielentfernung des Zielobjekts. Die mittels des Entfernungsmessers bestimmte Zielentfernung des Zielobjekts kann zur Bestimmung von Signallaufzeiten, insbesondere des ausgesendeten elektromagnetischen oder akustischen Signals und des an dem Zielobjekt reflektierten Signals, genutzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Feuerleitrechner und/oder das Sichtmittel dazu eingerichtet, die aktuelle Richtungsangabe für das Wirksystem in Abhängigkeit der bestimmten Zielentfernung bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform integriert der Entfernungsmesser den Oberflächenschwingungssensor, insbesondere das Laser-Vibrometer. Durch die Integration des Laser-Vibrometers in einem Entfernungsmesser können Signallaufzeiten minimiert werden, wie auch Bauraum eingespart werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerte-Einheit dazu eingerichtet, den Schaden an dem Zielobjekt mittels einer Korrelation, insbesondere mittels Interferometrie, des reflektierten Signals und des ausgesendeten Signals zu ermitteln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerte-Einheit dazu eingerichtet, eine Art des Schadens, beispielsweise einen Abpraller, einen Turmtreffer, einen Wannentreffer und/oder einen Kettentreffer, eine Schwere des Schadens und/oder einen Ort des Schadens, insbesondere mittels maschinellen Lernens, mittels eines neuronalen Netzes und/oder mittels einer Anzahl von Referenzobjekten einer Mehrzahl möglicher Zielobjekte, zu ermitteln.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die Auswerte-Einheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Feuerleitrechner ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein militärisches Fahrzeug mit einer Vorrichtung vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts ausgebildet ist.
Das Wirksystem ist insbesondere ein Waffensystem für das militärische Fahrzeug und umfasst eine in Azimut und Elevation richtbar gelagerte Waffe. Das militärische Fahrzeug ist insbesondere als ein Landfahrzeug, beispielsweise als ein Panzer, oder als ein Schiff, beispielsweise als ein Kriegsschiff, ausgebildet.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein System vorgeschlagen, mit:

einem militärischen Fahrzeug, insbesondere Panzer, Kampfflugzeug, Kampfhubschrauber oder Kriegsschiff, aufweisend ein in Azimut und Elevation richtbares Wirksystem zum Abfeuern eines Wirkmittels auf das Zielobjekt und eine Ansteuereinrichtung zum Ansteuern des Wirksystems,
einem zu dem militärischen Fahrzeug externen Gerät, beispielsweise Drohne, umfassend einen Oberflächenschwingungssensor zum Aussenden eines auf das Zielobjekt gerichteten elektromagnetischen oder akustischen Signals und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt reflektierten Signals, und
einer Auswerte-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, das an dem Zielobjekt reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor empfangene Signal zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt auszuwerten.

Die Auswerte-Einheit kann Teil des externen Gerätes sein. Alternativ kann die Auswerte-Einheit auch extern zu dem Gerät und zu dem militärischen Fahrzeug ausgebildet sein, beispielsweise als Teil eines Servers, der über eine Netzwerkverbindung mit dem Gerät verbunden ist.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes durch zumindest ein auf das Zielobjekt abgefeuertes Wirkmittel eines Wirksystems vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:

Aussenden eines auf das Zielobjekt gerichteten elektromagnetischen oder akustischen Signals mittels eines Oberflächenschwingungssensors,
Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt reflektierten Signals mittels des Oberflächenschwingungssensors, und
Auswerten des an dem Zielobjekt reflektierten und von dem Oberflächenschwingungssensor empfangenen Signals zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt.

Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
Gemäß einem fünften Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt veranlasst.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechen-den Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegte Figur näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes durch zumindest ein auf das Zielobjekt abgefeuertes Wirkmittel eines Wirksystems;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines militärischen Fahrzeuges mit einer Vorrichtung zur Schadensanalyse;
3 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines militärischen Fahrzeuges mit einer Vorrichtung zur Schadensanalyse;
4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines militärischen Fahrzeuges mit einer Vorrichtung zur Schadensanalyse;
5 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Systems mit einem militärischen Fahrzeug und mit einem externen Gerät umfassend eine Vorrichtung zur Schadensanalyse; und
6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes durch zumindest ein auf das Zielobjekt abgefeuertes Wirkmittel eines Wirksystems.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
In 1 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes ZO durch zumindest ein auf das Zielobjekt ZO abgefeuertes Wirkmittel WM eines Wirksystems 2 dargestellt. In dem Beispiel der 1 ist das Zielobjekt ZO ein feindlicher Panzer.
Die Vorrichtung 1 nach 1 umfasst ein in Azimut und Elevation richtbares Wirksystem 2 zum Abfeuern des Wirkmittels WM auf das Zielobjekt ZO. Das Wirksystem 2 ist insbesondere eine Waffe, wie beispielsweise eine Rohrwaffe, eine Panzerabwehrlenkwaffe oder ein Kampflaser. Das Wirkmittel WM ist insbesondere ein Geschoss, wie eine Rakete, oder ein Laserstrahl.
Außerdem umfasst die Vorrichtung 1 nach 1 eine Ansteuereinrichtung 3, einen Oberflächenschwingungssensor 4 sowie eine Auswerte-Einheit 5. Das Wirksystem 2 der 1 ist in einer Lafette 6 in Azimut und Elevation richtbar gelagert.
Die Ansteuereinrichtung 3 ist dazu eingerichtet, das Wirksystem 2 anzusteuern. Das Ansteuern des Wirksystems 2 umfasst insbesondere das Richten des Wirksystems 2 in Azimut und Elevation sowie das Auslösen des Abfeuerns des Wirkmittels WM.
Der Oberflächenschwingungssensor 4 ist dazu eingerichtet, ein auf das Zielobjekt ZO gerichtetes elektromagnetisches oder akustisches Signal S auszusenden und das ausgesendete und an dem Zielobjekt ZO reflektierte Signal R zu empfangen.
Der Oberflächenschwingungssensor 4 ist beispielsweise ein Laser-Vibrometer. Das Laser-Vibrometer 4 ist vorzugsweise zum Aussenden eines auf das Zielobjekt ZO gerichteten Laserstrahls S und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt ZO reflektierten Laserstrahls R eingerichtet. Beispielsweise ist das Laser-Vibrometer 4 als ein 3D-Laserscanner-Vibrometer ausgebildet. Das 3D-Laserscanner-Vibrometer ist vorzugsweise zur Ermittlung einer Verformung des von dem Wirkmittel WM getroffenen Zielobjektes ZO ausgebildet.
Wie die 1 veranschaulicht, ist der Oberflächenschwingungssensor 4 an dem Wirksystem 2 angeordnet, so dass eine Richtungsänderung des Wirksystems 2, der Waffe in 1, eine entsprechende Richtungsänderung des Oberflächenschwingungssensors 4 bewirkt. Bei der Ausführungsform nach 1 bedingt damit eine Ausrichtung des Wirksystems 2 automatisch eine entsprechende und damit korrekte Ausrichtung des Oberflächenschwingungssensors 4 auf das Zielobjekt ZO. Alternativ zu der in 1 gezeigten unmittelbaren Anordnung des Oberflächenschwingungssensors 4 an dem Wirksystem 2 ist es auch möglich, den Oberflächenschwingungssensor 4 derart mit dem Wirksystem 2 zu koppeln, dass eine Richtungsänderung des Wirksystems 2 eine entsprechende Richtungsänderung des Oberflächenschwingungssensors 4 bewirkt. Eine solche Kopplung kann insbesondere als mechanische Kopplung ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann allerdings auch ohne eine mechanische Kopplung vorgesehen sein, dass die Ausrichtung des Oberflächenschwingungssensors 4 der Ausrichtung des Wirksystems 2 folgt.
Die Auswerte-Einheit 5 ist dazu eingerichtet, das an dem Zielobjekt ZO reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor 4 empfangene Signal R zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt ZO auszuwerten. Dabei ist die Auswerte-Einheit 5 insbesondere dazu eingerichtet, den Schaden an dem Zielobjekt ZO mittels einer Korrelation, insbesondere mittels Interferometrie, des reflektierten Signals R und des ausgesendeten Signals S zu ermitteln. Hierbei ist die Auswerte-Einheit 5 insbesondere dazu eingerichtet, eine Art des Schadens, beispielsweise einen Abpraller, einen Turmtreffer, einen Wannentreffer und/oder einen Kettentreffer, eine Schwere des Schadens und/oder einen Ort des Schadens zu ermitteln. Hierbei wird insbesondere maschinelles Lernen eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein neuronales Netz und/oder eine Anzahl von Referenzobjekten einer Mehrzahl möglicher Zielobjekte ZO verwendet werden.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines militärischen Fahrzeuges 7 mit einer Vorrichtung 1 zur Schadensanalyse. Die Vorrichtung 1 zur Schadensanalyse ist insbesondere gemäß der 1 ausgebildet. Das militärische Fahrzeug 7 der 2 ist beispielsweise ein Kettenpanzer oder ein Radpanzer.
Ferner zeigt 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines militärischen Fahrzeugs 7 mit einer Vorrichtung 1 zur Schadensanalyse.
Die Vorrichtung 1 nach 3 hat neben dem mit Bezug zu den 1 und 2 erläuterten Wirksystem 2, der Ansteuereinrichtung 3, dem Oberflächenschwingungssensor 4 und der Auswerte-Einheit 5 eine Ausrichte-Einheit 8. Im Unterschied zu den Ausführungsformen der 1 und 2 ist der Oberflächenschwingungssensor 4 nach 3 weder an dem Wirksystem 2 angeordnet noch mit diesem mechanisch gekoppelt. Insbesondere ist der Oberflächenschwingungssensor 4 gemäß der 3 eine zu dem Wirksystem 2 mechanisch getrennte Vorrichtung. Zum Ausrichten des Oberflächenschwingungssensors 4 auf das Zielobjekt ZO kommt bei der Ausführungsform nach 3 die Ausrichte-Einheit 8 zum Einsatz. Die Ausrichte-Einheit 8 ist dazu eingerichtet, den Oberflächenschwingungssensor 4 auf das Zielobjekt ZO in Abhängigkeit einer bereitgestellten aktuellen Richtungsangabe RA für das Wirksystem 2 auszurichten. Dabei bewerkstelligt die Ausrichte-Einheit 8 insbesondere, dass die Ausrichtung des Oberflächenschwingungssensors 4 der Ausrichtung des Wirksystems 2 folgt. Damit ist durch die Funktion der Ausrichte-Einheit 8 der Oberflächenschwingungssensor 4 stets auf den Zielbereich des Wirksystems 2 ausgerichtet.
Zur Bereitstellung der aktuellen Richtungsangabe RA für das Wirksystem 2 wird gemäß der 3 ein Sichtmittel 9 verwendet. Mit anderen Worten hat das Wirksystem 2 eine aktuelle Richtungsangabe RA, beispielsweise angegeben in Azimut und Elevation, und diese aktuelle Richtungsangabe RA wird von dem Sichtmittel 9 der Ausrichte-Einheit 8 bereitgestellt, so dass diese den Oberflächenschwingungssensor 4 entsprechend auf das Zielobjekt ZO ausrichten kann. Das Sichtmittel 9 umfasst beispielsweise zumindest einen bildgebenden Sensor, zumindest einen Video-Tracker und/oder eine Ausgabevorrichtung, wie einen Bildschirm, zur Darstellung des das Zielobjekt ZO aufweisenden Zielbereichs.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Sichtmittel 9 kann die Vorrichtung 1 auch ein Aufklärungsmittel (nicht gezeigt) aufweisen. Ein solches Aufklärungsmittel umfasst insbesondere ein Radar und/oder ein Sonar zur Überwachung des das Zielobjekt ZO aufweisenden Zielbereichs. Hierbei ist vorzugsweise auch das Aufklärungsmittel dazu eingerichtet, die aktuelle Richtungsangabe RA für das Wirksystem 2 bereitzustellen.
In 4 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines militärischen Fahrzeugs 7 mit einer Vorrichtung 1 zur Schadensanalyse dargestellt. Die Vorrichtung 1 nach 4 umfasst einen Feuerleitrechner 10. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 integriert der Feuerleitrechner 10 die Ansteuereinrichtung 3 für das Wirksystem 2 und ist dazu eingerichtet, die aktuelle Richtungsangabe RA für das Wirksystem 2 bereitzustellen. Wie die 4 ferner zeigt, integriert der Feuerleitrechner 10 der 4 auch die Auswerte-Einheit 5.
Außerdem ist der Feuerleitrechner 10 vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Zeitpunkt des Auftreffens des Wirkmittels WM an dem Zielobjekt ZO zu ermitteln und den ermittelten Zeitpunkt an den Oberflächenschwingungssensor 4 und/oder die Auswerte-Einheit 5 zu übergeben. Der Oberflächenschwingungssensor 4 kann den ermittelten Zeitpunkt des Auftreffens insbesondere zur Detektion des reflektierten Signals R nutzen. Entsprechend kann die Auswerte-Einheit 5 den ermittelten Zeitpunkt des Auftreffens des Wirkmittels WM für die Analyse des durch das Wirkmittel WM verursachten Schadens an dem Zielobjekt ZO nutzen.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 insbesondere einen Entfernungsmesser (nicht gezeigt) zum Bestimmen einer Zielentfernung des Zielobjekts ZO von dem Wirksystem 2. Der Entfernungsmesser ist insbesondere ein Laser-Entfernungsmesser. Hierbei ist der Feuerleitrechner 10 und/oder das Sichtmittel 9 vorzugsweise dazu eingerichtet, die aktuelle Richtungsangabe RA für das Wirksystem 2 in Abhängigkeit der bestimmten Zielentfernung bereitzustellen. In Ausführungsformen kann der Oberflächenschwingungssensor 4 auch als Teil des Entfernungsmessers ausgebildet sein bzw. in diesem integriert sein.
Des Weiteren zeigt die 5 eine Ausführungsform eines Systems 11, welches ein militärisches Fahrzeug 7 und ein zu dem militärischen Fahrzeug 7 externes Gerät 12 umfasst. Das militärische Fahrzeug 7 ist beispielsweise ein Panzer, ein Kampfflugzeug, ein Kampfhubschrauber oder ein Kriegsschiff. Das militärische Fahrzeug 7 weist ein in Azimut und Elevation richtbares Wirksystem 2 zum Abfeuern eines Wirkmittels WM auf ein Zielobjekt ZO und eine Ansteuereinrichtung 3 zum Ansteuern des Wirksystems 2 auf. Das Gerät 12 ist - wie die 5 zeigt - extern zu dem militärischen Fahrzeug 7. Das externe Gerät 12 ist beispielsweise als eine Drohne ausgebildet und umfasst einen Oberflächenschwingungssensor 4 zum Aussenden eines auf das Zielobjekt ZO gerichteten elektromagnetischen oder akustischen Signals S und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt ZO reflektierten Signals R.
In dem Ausführungsbeispiel der 5 umfasst die externe Vorrichtung 12 ferner eine Auswerte-Einheit 5, welche dazu eingerichtet ist, das an dem Zielobjekt ZO reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor 4 empfangene Signal R zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt ZO auszuwerten. Die Auswerte-Einheit 5 ist dazu eingerichtet, das an dem Zielobjekt ZO reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor 4 empfangene Signal R zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt ZO auszuwerten. Dabei ist die Auswerte-Einheit 5 insbesondere dazu eingerichtet, den Schaden an dem Zielobjekt ZO mittels einer Korrelation, insbesondere mittels Interferometrie, des reflektierten Signals R und des ausgesendeten Signals S zu ermitteln. Hierbei ist die Auswerte-Einheit 5 insbesondere dazu eingerichtet, eine Art des Schadens, beispielsweise einen Abpraller, einen Turmtreffer, einen Wannentreffer und/oder einen Kettentreffer, eine Schwere des Schadens und/oder einen Ort des Schadens zu ermitteln. Hierbei wird insbesondere maschinelles Lernen eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein neuronales Netz und/oder eine Anzahl von Referenzobjekten einer Mehrzahl möglicher Zielobjekte ZO verwendet werden.
Alternativ kann die Auswerte-Einheit 5 auch extern zu dem Gerät 12 vorgesehen sein, beispielsweise als Teil eines Servers, welcher über eine Netzwerkverbindung mit dem Gerät 12 verbunden ist.
6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes ZO durch zumindest ein auf das Zielobjekt ZO abgefeuertes Wirkmittel WM eines Wirksystems 2. Das Verfahren nach 6 ist insbesondere mittels einer Vorrichtung 1 gemäß einer der 1 bis 5 durchführbar und umfasst die Schritte 601 bis 603:
In Schritt 601 wird ein auf das Zielobjekt ZO gerichtetes elektromagnetisches oder akustisches Signal S mittels eines Oberflächenschwingungssensors 4 ausgesendet.
In Schritt 602 wird das ausgesendete und an dem Zielobjekt ZO reflektierte Signal R mittels des Oberflächenschwingungssensors 4 empfangen.
In Schritt 603 wird das an dem Zielobjekt ZO reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor 4 empfangene Signal R zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt ZO ausgewertet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Wirksystem
3: Ansteuereinrichtung
4: Oberflächenschwingungssensor
5: Auswerte-Einheit
6: Lafette
7: militärisches Fahrzeug
8: Ausrichte-Einheit
9: Sichtmittel
10: Feuerleitrechner
11: System
12: externes Gerät
601: Verfahrensschritt
602: Verfahrensschritt
603: Verfahrensschritt
R: reflektiertes Signal
RA: Richtungsangabe
S: gesendetes Signal
WM: Wirkmittel
ZO: Zielobjekt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60307260 T2 [0007]
US 6972846 B2 [0007]

Claims

Vorrichtung (1) zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes (ZO) durch zumindest ein auf das Zielobjekt (ZO) abgefeuertes Wirkmittel (WM) eines Wirksystems (2), mit einem in Azimut und Elevation richtbaren Wirksystem (2) zum Abfeuern des Wirkmittels (WM) auf das Zielobjekt (ZO), einer Ansteuereinrichtung (3) zum Ansteuern des Wirksystems (2), einem Oberflächenschwingungssensor (4) zum Aussenden eines auf das Zielobjekt (ZO) gerichteten elektromagnetischen oder akustischen Signals (S) und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt (ZO) reflektierten Signals (R), und einer Auswerte-Einheit (5), welche dazu eingerichtet ist, das an dem Zielobjekt (ZO) reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor (4) empfangene Signal (R) zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt (ZO) auszuwerten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenschwingungssensor (4) als ein Laser-Vibrometer ausgebildet ist, welches zum Aussenden eines auf das Zielobjekt (ZO) gerichteten Laserstrahls (S) und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt (ZO) reflektierten Laserstrahls (R) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Laser-Vibrometer (4) als ein 3D-Laserscanner-Vibrometer, insbesondere zur Ermittlung einer Verformung des von dem Wirkmittel (WM) getroffenen Zielobjektes (ZO), ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenschwingungssensor (4) an dem Wirksystem (2) angeordnet ist oder mit dem Wirksystem (2) derart gekoppelt ist, dass eine Richtungsänderung des Wirksystems (2) eine entsprechende Richtungsänderung des Oberflächenschwingungssensors (4) bewirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Ausrichte-Einheit (8) zum Ausrichten des Oberflächenschwingungssensors (4) auf das Zielobjekt (ZO) in Abhängigkeit einer bereitgestellten aktuellen Richtungsangabe (RA) für das Wirksystem (2).
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Sichtmittel (9), insbesondere umfassend einen bildgebenden Sensor, einen Video-Tracker und/oder eine Ausgabevorrichtung zur Darstellung eines das Zielobjekt (ZO) aufweisenden Zielbereichs, wobei das Sichtmittel (9) dazu eingerichtet ist, die aktuelle Richtungsangabe (RA) für das Wirksystem (2) bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Aufklärungsmittel, insbesondere umfassend ein Radar und/oder ein Sonar, zur Überwachung eines das Zielobjekt (ZO) aufweisenden Zielbereichs, wobei das Aufklärungsmittel dazu eingerichtet ist, die aktuelle Richtungsangabe (RA) für das Wirksystem (2) bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Feuerleitrechner (10), welcher die Ansteuereinrichtung (3) integriert oder mit der Ansteuereinrichtung (3) gekoppelt ist, wobei der Feuerleitrechner (10) dazu eingerichtet ist, die aktuelle Richtungsangabe (RA) für das Wirksystem (2) bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuerleitrechner (10) dazu eingerichtet ist, einen Zeitpunkt des Auftreffens des Wirkmittels (WM) an dem Zielobjekt (ZO) zu ermitteln und den ermittelten Zeitpunkt an den Oberflächenschwingungssensor (4) und/oder die Auswerte-Einheit (5) zu übergeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Entfernungsmesser, insbesondere einen Laser-Entfernungsmesser, zum Bestimmen einer Zielentfernung des Zielobjekts (ZO).
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuerleitrechner (10) und/oder das Sichtmittel (9) dazu eingerichtet ist, die aktuelle Richtungsangabe (RA) für das Wirksystem (2) in Abhängigkeit der bestimmten Zielentfernung bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfernungsmesser den Oberflächenschwingungssensor (4), insbesondere das Laser-Vibrometer, integriert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte-Einheit dazu (5) eingerichtet ist, den Schaden an dem Zielobjekt (ZO) mittels einer Korrelation, insbesondere mittels Interferometrie, des reflektierten Signals (R) und des ausgesendeten Signals (S) zu ermitteln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte-Einheit (5) dazu eingerichtet ist, eine Art des Schadens, beispielsweise einen Abpraller, einen Turmtreffer, einen Wannentreffer und/oder einen Kettentreffer, eine Schwere des Schadens und/oder einen Ort des Schadens, insbesondere mittels maschinellen Lernens, mittels eines neuronalen Netzes und/oder mittels einer Anzahl von Referenzobjekten einer Mehrzahl möglicher Zielobjekte, zu ermitteln.
Militärisches Fahrzeug (7), insbesondere Panzer, Kampfflugzeug, Kampfhubschrauber oder Kriegsschiff, mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
System (11) mit einem militärischen Fahrzeug (7), insbesondere Panzer, Kampfflugzeug, Kampfhubschrauber oder Kriegsschiff, aufweisend ein in Azimut und Elevation richtbares Wirksystem (2) zum Abfeuern eines Wirkmittels (WM) auf ein Zielobjekt (ZO) und eine Ansteuereinrichtung (3) zum Ansteuern des Wirksystems (2), einem zu dem militärischen Fahrzeug (7) externen Gerät (12), beispielsweise Drohne, umfassend einen Oberflächenschwingungssensor (4) zum Aussenden eines auf das Zielobjekt (ZO) gerichteten elektromagnetischen oder akustischen Signals (S) und zum Empfangen des ausgesendeten und an dem Zielobjekt (ZO) reflektierten Signals (R), und einer Auswerte-Einheit (5), welche dazu eingerichtet ist, das an dem Zielobjekt (ZO) reflektierte und von dem Oberflächenschwingungssensor (4) empfangene Signal (R) zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt (ZO) auszuwerten.
Verfahren zur Schadensanalyse eines Schadens eines Zielobjektes (ZO) durch zumindest ein auf das Zielobjekt (ZO) abgefeuertes Wirkmittel (WM) eines Wirksystems (2), mit den Schritten: Aussenden (601) eines auf das Zielobjekt (ZO) gerichteten elektromagnetischen oder akustischen Signals (S) mittels eines Oberflächenschwingungssensors (4), Empfangen (602) des ausgesendeten und an dem Zielobjekt (ZO) reflektierten Signals (R) mittels des Oberflächenschwingungssensors (4), und Auswerten (603) des an dem Zielobjekt (ZO) reflektierten und von dem Oberflächenschwingungssensor (4) empfangenen Signals (R) zur Ermittlung eines Schadens an dem Zielobjekt (ZO).
Computerprogrammprodukt, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 17 veranlasst.