DE10316881A1

DE10316881A1 - Motorized remotely-controlled systems for infantry soldier have wheels, endless tracks or swinging legs and carry video cameras and weapon systems in radio communication with soldier

Info

Publication number: DE10316881A1
Application number: DE10316881A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Kuhn; Jörg Dr. Mareczek
Original assignee: Diehl Munitionssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-02-26
Also published as: AU2003249986A1; WO2004013562A1

Abstract

The soldier remains hidden in a secure location and sends out a motorized remotely-controlled robot. The robot may move cross-country using wheels, endless tracks or swinging legs. It can carry video cameras and weapon systems and remains in radio communication with soldier. The power source may be a petrol engine, a fuel cell or an accumulator battery. The soldier may wear a miniaturized three-dimensional display system on his helmet. The link between the soldier and the robot may be a laser beam, microwave link or other radio link.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausrüstungsgegenstand für einen Infanteristen.The invention relates to an item of equipment for one Infantrymen.

Die zukünftige Kampfausrüstung eines Infanteristen zu seiner Kampfkraftsteigerung durch Einbinden als autonomes Subsystem in ein taktisches Informationsnetz ist etwa in der DE-Zeitschrift DER SPIEGEL Nr. 7/1997 Seiten 54 bis 56 (Seite 56, untere Hälfte der linken Spalte) oder Nr. 23/2002 vom 03.06.2002 (Seite 54) beschrieben.The future combat equipment one Infantrymen to increase his combat strength by integrating as autonomous subsystem in a tactical information network is about in DE magazine DER SPIEGEL No. 7/1997 pages 54 to 56 (page 56, lower half the left column) or No. 23/2002 dated 03.06.2002 (page 54).

Die Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß nach jenem Ausrüstungskonzept der Infanterist einerseits überladen ist mit Kommunikations- und Sensierungsmöglichkeiten, andererseits aber im Gefecht nicht weniger gefährdet ist als mit der klassischen Ausrüstung zurückliegender Soldatengenerationen – oder sogar noch gefährdeter in Hinblick einerseits auf seine körperliche Beanspruchung wegen der apparativen Überlastung und in Hinblick andererseits auf die ebenso modernen Aufklärungs- und punktgenauen Bekämpfungsmöglichkeiten des Gegners.The invention is well considered based on that after that equipment concept the infantryman overloaded on the one hand is with communication and sensation opportunities, but on the other hand no less endangered in battle is as with the classic equipment of past Soldier generations - or even more at risk with regard to his physical strain because of the apparatus overload and on the other hand with regard to the equally modern educational and precise control options of the opponent.

Ausgehend von diesen Überlegungen liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, die zunehmende körperliche und funktionale Belastung des Infanteristen ohne Beeinträchtigung der Wahrehmung seiner aktuellen und künftigen Aufgaben im Gefecht zu reduzieren und ihm zugleich größere Eigenschutzmöglichkeiten einzuräumen, so daß er letztlich unter Förderung der Überlebensfähigkeit seinen Beitrag zum Kampfgeschehen sogar noch steigern kann.Based on these considerations the present invention is based on the technical problem, the increasing physical and functional load of the infantryman without impairment the perception of his current and future tasks in battle to reduce and at the same time greater self-protection options grant, so he ultimately with funding survivability can even increase his contribution to the fighting.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Sinne der im Hauptanspruch zusammengefaßten wesentlichen Lösungsmerkmale der Infanterist mit einem tragbaren und zu seiner Funktion aussetzbaren Kleinroboter nach Art eines fernsteuerbaren geländegängigen Kleinfahrzeuges ausgestattet wird, das typischerweise mit Sensoren – vorzugsweise an teleskopierbaren Halterungen – für Aufklärungs- und Ortungszwecke und/oder mit Generatoren zum Betrieb von funktechnischen Störquellen bzw. von Laser- oder Mikrowellen-Markiersendern ausgestattet ist. Dadurch braucht der Infanterist sich nun nicht mehr selbst zu exponieren, wenn es beispielsweise darum geht, ein schlecht einsehbares Gelände aufzuklären oder ein etwa durch Beschuß mit halbautonom lenkenden Artillerieraketen zu bekämpfendes Ziel zu markieren.This object is achieved in that in the sense the main solution features summarized in the main claim the infantryman with a portable one that can be exposed to its function Small robots equipped in the manner of a remotely controllable off-road small vehicle is, typically with sensors - preferably on telescopic Brackets - for reconnaissance and Location purposes and / or with generators for operating radio technology sources of interference or is equipped with laser or microwave marking transmitters. As a result, the infantryman no longer needs to expose himself, for example, when it comes to clearing up difficult to see terrain or an about by bombardment with to mark the target to be fought semi-autonomously guiding artillery missiles.

Bei solchem Funktionsträger handelt es sich also nicht um eine ferngesteuerte oder sich autonom bewegende Waffe nach Art einer Richtmine zum variablen Sperren von Geländestreifen gegen Panzerdurchbrüche, wie sie in der DE 37 09 844C2 beschrieben ist, sondern vielmehr um die miniaturisierte Ausführung eines etwa von den seinerzeitigen Mondlandeprogrammen bekannten Geländewagens, mit Räder-, Raupen- oder Schwingbügeltraktion zum Einsatz in auch sehr unwegsamem Gelände und zum Überwinden von Treppenstufen. Für einen Übergang zu Schwimmeinsätzen kann dieser Funktionsträger zusätzlich mit einem kleinen Schrauben-, einem Seitenrad- oder einem Staustrahlantrieb ausgestattet sein oder bei aktuellem Bedarf kurzfristig ausgestattet werden. Als Energiequelle für die Fortbewegung eignet sich ein leichter Benzinmotor, für geräuscharmen Elektroantrieb ist eine bei Bedarf zu aktivierende Batterie oder eine Brennstoffzelle zu bevorzugen.Such a function carrier is therefore not a remote-controlled or autonomously moving weapon in the manner of a directional refill for the variable blocking of terrain strips against tank breakthroughs, such as that in the DE 37 09 844C2 Rather, it is about the miniaturized version of an off-road vehicle known from the moon landing programs of the time, with wheel, caterpillar or rocking arm traction for use in very difficult terrain and for overcoming stairs. For a transition to swimming operations, this functional unit can also be equipped with a small screw, side wheel or ramjet drive or can be equipped at short notice if current needs arise. A light petrol engine is suitable as an energy source for locomotion; for low-noise electric drives, a battery or a fuel cell to be activated if necessary is preferred.

Entscheidend im Rahmen vorliegender Erfindung ist, daß der Infanterist diesen fahrzeugähnlichen Funktionsträger aufgrund seiner kleinen Abmessungen und des vergleichsweise geringen Gewichtes auf dem Fußmarsch bzw. bei der Fahrzeugverbringung problemlos mit sich (ihren kann, um ihn dann – je nach dem aktuellen Einsatzfall apparativ bestückt – auszusetzen, wenn der Infanterist selber insbesondere aus sicherer Deckung heraus operativ tätig sein muß; beispielsweise um mit Gassensoren und/oder mittels eines insbesondere nachtsichfähigen Bildaufnehmers ein variables und sehr weiträumiges Vorfeld jenseits dieser Deckung zu erkunden, ohne sich selbst dafür einer gesteigerten Lebensgefahr auszusetzen. Sollte beispielsweise über das momentan betriebene Bildaufnehmersystem des Funktions- oder Geräteträgers der dringende Verdacht oder sogar die Erkenntnis erlangt werden, daß sich gegnerische oder irreguläre Kräfte etwa in einem Gebäude verschanzt haben, dann kann der Infanterist über seine Fernsteuerung, weiterhin aus der Deckung heraus, beispielsweise einen auf dem Funktionsträger installierten, hochfrequent abstrahlenden Störgenerator aktivieren, um die Funkkommunikation des Gegners wenigstens vorübergehend auszuschalten. Außerdem kann ein auf dem Funktionsträger betriebener Lasersender eingeschaltet werden, um den Ort der Verschanzung des Gegners durch Laserstrahlreflexe zu markieren und dadurch einen bei der Artillerie angeforderten Beschuß mit lasergeführt halbautonom-intelligenter Munition gezielt auf jenen aus personell sicherer Deckung heraus aufgeklärten gegnerischen Bereich zu lenken. Grundsätzlich kann aber auch vorgesehen sein, mittels des Funktionsträgers aus sicherer Deckung heraus ferngesteuert eine kleine Kampfladung zu verbringen, um damit dann etwa eine Bresche in eine gegnerische Deckung zu sprengen.Crucial in the context of the present Invention is that Infantryman this vehicle-like officials due to its small size and comparatively small Weight on the march or when moving the vehicle with you without any problems (your can, for him then - ever equipped according to the current application - suspended if the infantryman Operate yourself, especially from secure cover got to; for example around with gas sensors and / or by means of an image sensor that is particularly capable of night vision a variable and very spacious Explore in advance beyond this coverage without being yourself to expose increased danger to life. For example, should that currently operated image pickup system of the function or device carrier of the urgent suspicion or even the realization that opposing ones or irregular personnel about entrenched in a building the infantryman can continue using his remote control out of cover, for example one installed on the functional unit, high-frequency radiating interference generator activate to the radio communication of the opponent at least temporarily off. Moreover can one on the officer powered laser transmitter can be switched to the location of entrenchment to mark the opponent by laser beam reflexes and thereby one requested artillery fire with laser-guided semi-autonomous intelligent Ammunition aimed at those from personnel-safe cover enlightened opposing To steer the area. in principle but can also be provided by means of the function carrier secure coverage out remote controlled a small combat cargo then spend about a breach in an opposing one To blow up cover.

Die Fernsteuerung des Funktionsträgers erfolgt vom Infanteristen vorzugsweise unter Einsatz eines brillenähnlich am Helm getragenen Sichtgerätes für eine bevorzugt räumliche Wiedergabe der von einer Kamera an Bord des Funktionsträgers aufgenommenen Szene. Mittels eines in den Helm integrierten Inertialsystemes wird die Kopfbewegung erfaßt, um damit die Blickrichtung der Kamera zu steuern. Der Bedienung der Antriebs- und Lenkaggregate des Funktionsträgers dient ein Steuerknüppel, bevorzugt unter haptischer bzw. propriezeptiver Rückmeldung der von der Lokomotionsplattform, also dem Funktionsträger aktuell erfahrenen Bewegungswiderstände an den Steuerknüppel. Weil der Infanterist dadurch, bei der Fernsteuerung seines Funktionsträgers, manuell spürt, welche Situation insbesondere hinsichtlich zu überwindender Geländehindernisse aktuell bremsend auf die Bewegung des Funktionsträgers einwirkt, ergibt sich daraus, zumal zusammen mit einer dreidimensionalen Sicht eines breiten und verschwenkbaren Beobachtungswinkels vom Funktionsträger aus, eine adaptive, besonders feinfühlige, feinmotorische Fernsteuerungsmöglichkeit für den Funktionsträger aus der Deckung heraus. Von zusätzlichem Nutzen ist es, wenn der Geräteträger laufend seine aktuelle Position übermittelt und zusammen mit den Sen sorinformationen übermittelt, um diese etwa unmittelbar in Lagekarten eintragen und dadurch die Gesamtsituation aus der Deckung heraus noch zuverlässiger beurteilen zu können.The infantryman preferably remotely controls the function carrier using a vision device similar to glasses worn on the helmet for preferably spatial reproduction of the scene recorded by a camera on board the function carrier. The head movement is recorded by means of an inertial system integrated in the helmet in order to control the viewing direction of the camera. A control stick is used to operate the drive and steering units of the function holder, preferably with haptic or proprioceptive feedback of the movement resistance currently experienced by the locomotive platform, i.e. the function holder stands on the joystick. Because the infantryman, when remote controlling his function holder, manually senses which situation currently has a braking effect on the movement of the function holder, particularly with regard to terrain obstacles to be overcome, this results in one, especially together with a three-dimensional view of a wide and swiveling observation angle from the function holder adaptive, particularly sensitive, fine motor remote control option for the function holder from the cover. It is of additional benefit if the equipment carrier continuously transmits its current position and transmits it together with the sensor information so that it can be entered directly in location maps and thus be able to assess the overall situation from the cover even more reliably.

Diese Fernsteuerung des jeweils einsatzspezifisch ausgestatteten Funktionsträgers vom gedeckten Standort des Infanteristen aus und die Rückmeldung von Sensordaten an ihn erfolgen aus Gründen der Stör- und Abhörsicherheit sowie bei Erfordernis hoher Datenraten (wie insbesondere für den Betrieb einer Stereokamera) zweckmäßigerweise nicht über Funk, sondern – zumal der Aktionsradius des Funktionsträgers nur für die nähere Umgebung auszulegen ist – über ein Kabel in Form einer von der beweglichen Plattform aus abspulbaren Draht- oder Glasfaserleitung. Dadurch ist sichergestellt, daß der Funktionsträger seine Aufklärungs- oder Markierungsmaßnahmen auch in funkstörverseuchter Umgebung unbeeinträchtigt ausüben und nach Abschluß seiner aktuellen Mission zuverlässig wieder eingeholt werden kann, um dem Infanteristen danach für ähnliche Aufgaben an anderem Standort mit eventuell gewechselter aktueller Ausstattung des Funktionsträgers sogleich wieder zur Verfügung zu stehen.This remote control of each application-specific equipped functionaries from the covered location of the infantryman and the feedback Sensor data are sent to him for reasons of interference and eavesdropping security and if high levels are required Data rates (like especially for the operation of a stereo camera) expediently not by radio, but - especially the action radius of the function holder is only to be designed for the surrounding area - via one Cable in the form of a reel that can be unwound from the movable platform Wire or fiber optic cable. This ensures that the function holder Information or marking measures also in radio interference Environment unaffected exercise and after completing his current mission reliable can be brought back to the infantryman afterwards for similar Tasks at a different location with a possibly changed current one Equipment of the function holder immediately available again to stand.

Andererseits birgt jede lose Kabelverbindung beim Manövrieren im Gelände Gefahren wie von Selbstfesselung an ein Hindernis und von Verlust infolge Kabelbruches. Deshalb kann es zweckmäßig sein, vor oder auch noch während des Einsatzes des Funktionsträgers eine Möglichkeit zum Umschalten auf eine immaterielle, insbesondere auf eine Funkverbindung vorzusehen. Die weist zwar eine geringere Datenrate auf, kann sich bei entsprechender Auslegung und Einsatzgegebenheit aber durch höhere Verkehrssicherheit auszeichnen. Mit solchem Umschaltvorgang im Datenübertragungsweg sollte in Hinblick auf die geringere Datenrate ein Umschalten von Farbbildern auf Schwarzweißbilder und/oder ein Umschalten von der Stereo- auf eine Mono-Bildaufnahme einhergehen. Unter Umständen kann der Funktionsträger sogar aus seiner Fernsteuerung entlassen werden. Insbesondere im Verbund mit weiteren, von anderen Infanteristen beigestellten solchen Plattformen kann dann über den beschränkten Bereich der Gefechtsaufklärung hinaus mittels Tiefenaufklärung durch einen selbstoptimierend agierenden Verband vorprogrammierter mobiler Kleinroboter ein um so größerer Einsatzraum beherrscht werden.On the other hand, every loose cable connection comes with Maneuver in terrain Dangers like being tied to an obstacle and losing due to cable break. Therefore, it can be useful before or after while the use of the function holder a possibility to switch to an intangible, especially a radio link provided. Although it has a lower data rate, it can with appropriate design and application conditions, however, through higher traffic safety distinguished. With such a switching process in the data transmission path should switch over from the lower data rate Color images on black and white images and / or switching from stereo to mono image recording accompanied. In certain circumstances can the official even be released from its remote control. Especially in Association with other such platforms provided by other infantrymen can then over the limited Combat reconnaissance area furthermore by means of depth reconnaissance pre-programmed by a self-optimizing association mobile small robot masters an even larger area of application become.

Um logistische Probleme durch Nachladeerfordernisse zu vermeiden, ist der Funktionsträger an sich regelmäßig nicht als Schußwaffe ausgelegt. Es kann aber zweckmäßig sein, diesen Geräte-Funktionsträger in kleinerem Rahmen auch mit Transportaufgaben zu betrauen, insbesondere zum Verbringen und Abliefern (etwa durch bloßes Abkippen) von nach einer vorgegebenen Absetzzeitspanne selbsttätig einschaltenden und dann autark arbeitenden miniaturisierten Sensoren oder HPMW-Störgeneratoren, um die Umgebung einer Verschanzung des Gegners – auch nach dem Abzug des Infanteristen mit seinem wieder eingeholten Funktionsträger – noch eine gewisse Zeit lang zu beobachten oder vorübergehend mit Hochleistungs-Mikrowellenimpulsstrahlung funktechnisch zu sättigen und so die Kommunikationswege des Gegners gezielt über einen vorbestimmten Zeitraum der eigenen Absetzbewegung hinweg lahm zu legen. Apparative Beispiele für solche HPMW-Generatoren sind etwa unseren Anmeldungen DE 1 99 16 952 oder DE 1 01 51 565 zu entnehmen. In diesem Zusammenhang kann es aber doch auch vorteilhaft sein, über die bloße optische und akustische Fernbeobachtung zur Erkundung neuralgischer Geländebereiche wie Brücken oder Ortseinfahrten und von Kanälen oder Höhlen hinaus mit dem Funktionsträger auch Wirkmittel verbringen zu können, etwa wie erwähnt zum Abliefern einer zeitgezündeten oder ferngezündeten Sprengladung, um aus sicherer Deckung heraus etwa eine Bresche in eine gegnerische Verbarrikadierung oder Deckung zu schlagen.In order to avoid logistical problems due to reloading requirements, the functionary per se is generally not designed as a firearm. However, it may be advisable to entrust this device function carrier with transport tasks on a smaller scale, in particular for moving and delivering (e.g. by simply tipping it over) miniaturized sensors or HPMW interference generators that automatically switch on after a predetermined period of time and then work autonomously, around the To observe the surroundings of an entrenchment of the enemy - even after the infantryman has withdrawn with the function carrier he has regained - for a certain time or to saturate it temporarily with high-power microwave pulse radiation, thus specifically slowing the opponent's communication channels over a predetermined period of his own withdrawal movement to lay. Examples of such HPMW generators are our applications DE 1 99 16 952 or DE 1 01 51 565 refer to. In this context, however, it can also be advantageous to be able to spend active substances with the function carrier beyond the mere optical and acoustic remote observation to explore neuralgic terrain areas such as bridges or city entrances and from channels or caves, for example to deliver a time-ignited or remote-ignited one Explosive charge to break a breach into an opposing barricade or cover from secure cover.

Um also den Infanteristen (oder eine vergleichbare mobile Einsatzkraft z.B. bei der Polizei) mit der zukunftsträchtigen Ausstattung an Kommunikationssystemen nicht zum desto lohnenderen Ziel für einen Gegner zu machen, sondern ihm aus sicherer Deckung heraus ein variables und wesentlich vergrößertes Aktionsfeld zu verschaffen, erhält er erfindungsgemäß als zusätzlichen Ausrüstungsgegenstand einen intuitiv fernsteuerbaren, variabel mit Sensoren und Wirkmitteln ausstattbaren Funktionsträger für insbesondere Aufklärungs- und Markierungsmaßnahmen in gefährdeter Umgebung jenseits der eigenen Deckung. Diese transportable da kleine und leichte, selbstfahrende Geräteplattform ist bei Bedarf aussetzbar und so lange sie noch funktionstüchtig ist auch wieder einholbar, um sie vom Infanteristen bedarfsweise mit geänderter Ausstattung an einen anderen Einsatzort zu verbringen. Diese Verbesserung der Mensch-Maschine-Schnittstelle durch Über lagerung von dreidimensionalem Stereosehen in nicht direkt einsehbaren, entfernten Räumen, also ohne eigene Exposition weil der Geräteträger für den Teleoperateur sieht, von Stereohören und von Kraftrückkopplung verschafft dem Infanteristen eine bisher nicht realisierbare multimodale Telepräsenz im Sinne eines Zusammenspiels mehrerer Sinneseindrücke (hier visuell, akustisch und propriezeptiv) und mit deren Erkenntnissen eine unmittelbar optimierbare Teleaktion des Teleoperators in höheren Immersionstiefen.In order not to make the infantryman (or a comparable mobile force such as the police) with the promising equipment of communication systems the more rewarding target for an opponent, but to provide him with a variable and significantly enlarged field of action from secure cover, he receives according to the invention As an additional piece of equipment, an intuitively remotely controllable function carrier that can be variably equipped with sensors and active agents, in particular for reconnaissance and marking measures in a hazardous environment beyond one's own cover. This portable, small and light, self-propelled device platform can be deployed if necessary and can be retrieved as long as it is still functional, so that the infantryman can take it to another place of operation with modified equipment if necessary. This improvement of the human-machine interface by superimposing three-dimensional stereo vision in distant rooms that cannot be viewed directly, i.e. without own exposure because the wearer sees the teleoperateur, stereo listening and force feedback provides the infantryman with a previously unattainable multimodal telepresence an interaction of several sensory impressions (here visual, acoustic and proprioceptive) and with their findings, a teleoperator teleaction that can be optimized immediately in higher immersion depths.

Claims

Of equipment for one Infantrymen, characterized by a deployable and remotely controllable vehicle-like function carriers for reconnaissance and / or marking measures.

Of equipment according to claim 1, characterized in that the function carrier with a off-road traction Is provided.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier with Floating drives can be equipped.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier via a Remote control cable connection to the infantryman.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier of Cable remote control on radio remote control with reduced data rate for the exchange control and sensor information can be switched.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier with one from color to black and white imaging and / or optical sensor switchable from stereo and mono image recording for educational and Is equipped for navigation purposes.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier with Reconnaissance sensors like especially gas sensors can be equipped is.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier with Navigation equipment is equipped.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier with a marker transmitter for targeting semi-autonomous ammunition be equipped is.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier with radio interference can be equipped in the manner of high-power microwave generators.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the function carrier with a reloadable transport device for delivering sensor or interference devices Is provided.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the infantryman with an image device to be displayed in the manner of glasses the environment of the officer Is provided.

Of equipment according to one of the preceding claims, characterized in that the infantryman equipped with a haptic handheld remote control device for the function holder is.