DE19505527A1 - Verfahren und Einrichtung zur Ziel- oder Lageaufklärung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Einrichtung nach An­ spruch 2 zum Ausüben jenes Verfahrens.

Die entsprechenden Maßnahmen sind etwa aus dem Betrag "KZO-BREVEL" von P. Haeffner in SOLDAT UND TECHNIK Heft 1/1993 Seiten 26 ff bekannt, wo der Einsatz einer Drohne als Hilfsmittel für die Artillerieführung durch punktuelle Zielaufklärung und ergänzend durch übergreifende Lageerkundung beschrieben wird. Anstelle einer selbst­ gesteuerten oder ferngesteuerten Drohne kann als Sensorträger auch Aufklärungs-Submunition etwa in Form von Flugkörpern (DE-OS 33 13 648) oder von Streumunition (DE-OS 41 04 800) Einsatz finden. Insbesondere in den beiden letztgenannten Fällen muß allerdings die über dem gegnerischen Gelände gewonnene Aufklärungsinformation sogleich an die den Aufklärungseinsatz lenkende Bodenstation übermittelt werden, was erheblichen gerätetechnischen Aufwand für die Einrichtung einer stabilen und - even­ tuell über Relaisstationen - weitreichenden Funkverbindung bedingt und die Verratsge­ fahr gegenüber gegnerischen Abwehrmöglichkeiten vergrößert. Dagegen kann eine Drohne mit zwischengespeicherten Aufklärungsdaten wieder geborgen werden, bedarf also nicht unbedingt einer Nachrichtenstrecke zur Bodenstation zurück.

Üblicherweise werden die interessierenden Geländepositionen relativ zum momentanen Standort des Sensorträgers von diesem aus durch Methoden der Rückstrahlortung (Richtungs- und Laufzeitauswertung) vermessen. Dabei ist je nach den apparativen Ge­ gebenheiten ein mehr oder weniger großer Fehler in Kauf zu nehmen. Dieser Zielfehler wird noch dadurch vergrößert, daß selbst im Wege der Satellitennavigation (GNSS-GPS oder -GLONASS; vgl. FUNKSCHAU Heft 17/1988, Seite 6 links unten) bei der Missi­ onsortsbestimmung an Bord des Sensorträgers Positionsunsicherheiten in der Größen­ ordnung mehrerer zehn bis hundert Meter auftreten - jedenfalls solange der NAV-STAR-Präzisionscode nicht zugänglich ist. Dieser auf Uhrensynchronisationsfehler und auf Orbitfehler (Satellitenbahnabweichungen) zurückzuführende Positionsmeßfehler ließe sich zwar verringern, wenn durch gleichzeitige Vergleichsmessungen zum selben Satelli­ ten von unterschiedlichen Positionen aus eine sogenannte relative Punktbestimmung vor­ genommen würde (FUNKSCHAU Heft 24/1989 Seite 60 Mitte unten); oder wenn von einem geodätisch vermessenen Empfangsort aus die dortige aktuelle Abweichung einer satellitengestützten Ortsbestimmung an den mobilen Empfänger übermittelt würde (vgl. DE-PS 41 36 136). Solche Korrekturmaßnahmen bedingen aber eine ständige Daten-Funkverbindung zwischen der Bodenstation und dem aktuellen Missionsort; und deren Korrekturinformationen gehen wieder verloren, wenn die aktuellen Aufklärungsdaten über nicht-definierte Funkwege an einem in der Praxis nicht vorherbestimmbaren und später nicht mehr feststellbaren mehrerer möglicher Orte, etwa in ein integriertes Waffen­ führungs- und -einsatzsystem, übergeben und darin dann von verschiedenen Stellen ver­ arbeitet und weitergereicht werden. Beispielsweise soll ein Zielpunkt mehrfach eingemes­ sen und aus der nachträglich beobachteten Zielpunktverlagerung auf kritische Bewegun­ gen gegnerischer Verbände geschlossen werden. Aber dem Entscheidungsträger liegen dafür Aufklärungsinformationen von verschiedenen Geräteträgern und/oder aus unter­ schiedlichen Zeitpunkten vor, die er - streng genommen - nicht zu einer geschlossenen Nachricht kombinieren kann, weil jede Einzelinformation mit einem anderen, unbekann­ ten Positionsfehler behaftet ist. Zuverlässige Aussagen sind nämlich nicht mehr möglich, wenn schon die jeweilige Eigenposition der verschiedenen Aufklärungsplattformen nicht zuverlässig bestimmt werden konnten und bei der späteren Lageanalyse deren seinerzei­ tigen Positionsfehler unbekannt sind.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Proble­ matik zugrunde, bei satellitennavigationsgestützten Aufklärungsinformationen auch ohne das Erfordernis einer Online-Datenverbindung zur Sensorplattform und auch ohne Ver­ fügbarkeit des GPS-Präzisionscodes die Genauigkeit der Ortsangaben wesentlich stei­ gern zu können, insbesondere wenn diese erst zeitversetzt ausgewertet und mit anderen Aufklärungsinformationen kombiniert werden sollen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen durch die Maßnahmen gemäß den Kennzeichnungsteilen der Hauptanspruche gelöst. Danach werden möglichst viele der für die Missionsortsbestimmung an Bord des Sensorträgers in Betracht kommenden Naviga­ tionssatelliten zeitgleich von einer geodätisch genau eingemessenen Station aus empfan­ gen, und die Folge so ermittelter Ortsinformationen, bzw. deren Differenz zur geodätisch bestimmten Position, wird über der laufenden Satelliten-Systemzeit abgespeichert. Die der aktuellen Satellitenkonstellation zugeordnete und über der Satelliten-Systemzeit do­ kumentierte Ortsabweichung steht dann als Korrekturinformation zur Verfügung, wenn später eine z. B. im Sensorträger zwischengespeichert gewesene Aufklärungsinformation ausgewertet wird. Deren um den Missionsortsfehler verfälschte Zielortsinformation kann so nachträglich mit der seinerzeit zeitgleich gewonnenen und über der Systemzeit abge­ speicherten Abweichung korrigiert werden, wodurch eine Zielortsinformation gewonnen wird, deren Präzision sonst nur im Wege des Online-DGPS erreichbar wäre, so daß sich auch unabhängig voneinander gewonnene Informationen später ohne Genauigkeitseinbu­ ße kombinieren lassen.

Diese ortskorrigierten Aufklärungsinformationen ermöglichen also nun auch den unmit­ telbaren Vergleich von nacheinander oder parallel aufgenommenen Aufklärungsinforma­ tionen, etwa um Marschbewegungen oder Geländeveränderungen erkennen und bewer­ ten zu können. Denn nach dem Herausrechnen der für den Aufklärungszeitpunkt gegeben gewesenen und in einer Referenzstation ermittelten sowie abgespeicherten Abweichung des Ergebnisses der Satellitennavigation vom tatsächlichen Empfangsort, die auch für den momentanen Missionsstandort des Sensorträgers gilt, verbleibt nur noch die Unsi­ cherheit des Zielvektors von dieser Beobachtungsplattform aus zum vermessenen Zielort, die in guter Näherung als systembedingt konstant angesehen werden kann; während die Satelliten-Navigationsfehler in kaum vorhersehbarer Weise von den atmosphärischen Gegebenheiten und den aktuellen Umlaufbahnen der gerade erfaßten Satelliten abhängen.

Die erfindungsgemäß nun nachträglich mögliche Korrektur der Aufklärungs-Ortsdaten erlaubt somit auch nachträgliche Bearbeitungen und Beurteilungen von nicht-gleichzeitig gewonnenen Aufklärungsinformationen, wie Mittelwert- und Stochastikauswertungen, gleichgültig, ob die aktuellen Aufklärungsinformationen im Online-Betrieb über eine Funkverbindung von der Beobachtungs-Plattform an die Auswertestation übermittelt oder etwa erst nach der Mission abgeliefert werden. Denn die Bestimmung der Abwei­ chung der aus momentanen Satellitenstandorten aktuell ermittelbaren Position ist wegen der genau bekannten Ortskoordinaten der Bodenstation sehr präzise, zumal sie unter Mehrkanal-Mittelwertbildungen aus sehr viel mehr Satelliten-Kontakten durchgeführt werden kann, als von einem Navigationsempfänger an Bord des Sensorträgers (also der beweglichen Beobachtungsplattform) aus.

Dadurch werden der Führung für den Artillerie-Waffeneinsatz sehr genaue Zielparameter verfügbar. Auch wird das Ausrichten der Waffe präzisiert, weil der eigene Waffen-Standort mit den gleichen in der Bodenstation gewonnenen Kenntnissen über aktuelle Satelliten-Navigationsfehler abgeglichen werden kann. So läßt sich durch Fehlerkorrek­ tur in der Satellitennavigation nicht nur nachträglich die Genauigkeit der Ortsbestimmun­ gen verbessern, sondern auch die Präzision eines Abwehrmittels (etwa eines Artilleriege­ schützes oder einer mit GPS-Kontrolle ausgestatteten Artillerierakete).

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der die Beschreibung abschließenden Zusammenfassung, aus nach­ stehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahierten Darstellung eines typischen Aufklärungs-Szenario. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt den von einer Bodenstation koordinierten Einsatz von Sensorträgern als Aufklärungsplattformen.

Das zur Lageaufklärung zu inspizierende Gelände 11 mit darin für die Zielaufklärung interessierenden Objekten 12 wird von wenigstens einem Sensorträger 13 überflogen, bei dem es sich gemäß dem dargestellten Szenario um ein unbemanntes Fluggerät, eine so­ genannte Drohne handeln kann. Solch eine Plattform kann programmgesteuert oder ferngesteuert relativ weit hinter der gegnerischen Linie und z. B. über einem potentiellen Aufinarschgebiet eingesetzt werden, um das Gelände 11 für die Lagebeurteilung und darin die potentiellen Ziele mit ihren aktuellen Ortskoordinaten für die Artillerieführung aufnehmen oder aus dem Vergleich mit vorangegangenen Aufnahmen auch eine Infor­ mation über die Bewegung gegnerischer Verbände gewinnen zu können. Für das Erfas­ sen eines breiten Geländestreifens kann ein Sensorträger 13 längs einer mäandrischen Bahn fliegen, oder (wie für das zeichnerisch skizzierte Szenario angenommen) mehrere Sensorträger 13 werden gleichzeitig nebeneinander oder zeitversetzt betrieben.

Der Träger 13 ist mit wenigstens einem Sensor 14 ausgestattet, um signifikante Ereignis­ se im Gelände 11 zu erfassen bzw. vorgegebene potentielle Ziel-Objekte 12 zu akquirie­ ren. Im Interesse eines großen Informationsgehaltes arbeiten vorzugsweise wenigstens ein aktiver Sensor 14 (etwa ein Laser-Entfernungsmesser und/oder ein Mikrowellen-Radar) für Rückstrahlortungen 15 und wenigstens ein passiver Sensor (Radiometer und/oder Infrarotdetektor) für Strahlungsaufnahmen 16 vom erfaßten Objekt 12 und seiner Umgebung parallel. An Bord des Sensorträgers 13 ist möglicherweise noch keine endgültige Zielklassifizierung realisiert, aber jedenfalls eine Vorverarbeitung 17 der Sen­ sorsignale 18 zu Aufklärungsinformationen mit relativer Zielortsinformationen 19, näm­ lich relativ zum momentanen Standort des Sensorträgers 13. Der Sensor 14 ist außerdem dafür ausgelegt, eine Zielortsbestimmung nach Entfernung und Richtung relativ zum Sensorträger 13 durchzuführen, etwa mittels der Rückstrahlortung 15.

Der momentane Standort des Sensorträgers 13 seinerseits wird von einem an Bord dieser Plattform arbeitenden Navigationsempfanger 20 ermittelt, dessen Empfangsantenne 21 die mit der Satelliten-Systemzeit 34 verknüpften aktuellen Bahndaten 22 von wenigstens drei (zur Berücksichtigung auch der aktuellen Trägerhöhe von mindestens vier) über dem Horizont erfaßbaren Navigationssatelliten 23 aufnimmt.

Da für das vorliegende Szenario davon ausgegangen ist, daß keine ständige Kommuni­ kationsverbindung vom Sensorträger 13 zu einer Bodenstation 24 bestehen muß, werden die relativen Zielortsinformationen 19 vom Sensor 14 und die diesen systemzeitlich zu­ geordneten fehlerbehafteten absoluten Missionsortsinformationen 25 vom Navigati­ onsempfänger 20 an Bord des Sensorträgers 13 in einen Missionsspeicher 26 eingespeist. In dem ist dann die Folge der gerade gewonnenen, die relativen Zielorte enthaltenden Aufklärungsinformationen und der parallel hierzu ermittelten absoluten Missionsstandor­ te des Sensorträgers 13 dem Ablauf der Satelliten-Systemzeit 34 zugeordnet.

Bei der erwähnten Station 24 mit genau vermessenem Empfangsort 28 kann es sich um diejenige handeln, die den Einsatz der Sensorträger 13 überwacht und ggf. fernsteuert; es kann sich aber auch um einen abgesetzten Führungsstand für die Lagebeurteilung oder für den Einsatz der eigenen Artillerie 27 zur Abwehr gegnerischer Zielobjekte 12 han­ deln. Der, während der Mission der Sensorträger 13, von der Station 24 stationär oder quasi-stationär eingenommene Empfangsort 28 ist z. B. geodätisch eingemessen, jeden­ falls sehr genau bekannt. Dieser Empfangsort 28 wird außerdem fortlaufend, parallel zum Betrieb der Sensorträger 13, mittels eines eigenen Navigationsempfängers 20 bestimmt, dessen Empfangsantenne 21 die Bahndaten 22 von möglichst allen gerade erfaßbaren Navigationssatelliten 23 aufnimmt und zu einer Empfangsortsinformation 29 auswertet. Diese wird in einem Komparator 30 mit den in ein Register 31 eingestellten geodätisch Standortkoordinaten 32 verglichen und dabei die Satellitennavigations-Abweichung 33 vom tatsächlichen Standort in Zuordnung zur aktuellen Satelliten-Systemzeit 34 einem Korrekturspeicher 35 eingeschrieben.

Wenn in diesem Realisierungsbeispiel nach Abschluß einer Aufklärungs-Mission der Missionsspeicher 26 mit den, den absoluten Missionsortsinformationen 25 systemzeitlich zugeordneten, relativen Zielortsinformationen 19 (nach Abwurf vom Sensorträger 13 oder nach seiner Landung) geborgen ist, kann der Inhalt des Speichers 26 in der Boden­ station 24 oder anderweitig ausgewertet werden. Der interessierende Inhalt sind neben den Signaturen von Objekten 12 aus dem aufgeklärten Gelände 11 deren absoluten Orts­ daten. Diese wurden zwar nur relativ zu den Momentanstandorten des Missionsträgers 13 ermittelt, aber dessen zeitlich zugeordneten absoluten Missionsortsinformationen 25 im erdfesten Koordinatensystem ergaben sich aus den aktuellen Satelliten-Bahndaten 22.

Wie eingangs schon erläutert, sind diese Missionsortsinformationen 25 - jedenfalls dann, wenn der Präzisionscode der Satellitennavigation nicht zugänglich ist - mit einem absoluten Ablagefehler 33 in der Größenordnung mehrerer zehn, bis hundert, Meter be­ haftet. Das stellt eine zu große Unsicherheit bei der Führung der Artillerie 27 dar. Dieser Fehler kann nun bei der Auswertung des Inhalts des Missionsspeichers 26 von der Bo­ denstation 24 ausgeglichen werden, weil dort im Korrekturspeicher 35 für jeden einzel­ nen Systemzeitpunkt und damit für die Folge aller über der Systemzeit 34 eingespeicher­ ter absoluter Missionsortsinformationen 25 die Abweichungen 33 vorliegen, welche sich zu den interessierenden Systemzeitpunkten für die Gesamtheit der erfaßbaren Satelliten-Bahndaten 22 ergaben, aus denen eine Auswahl an Bord des Sensorträgers 13 empfan­ gen wurde. Die Korrektur-Verknüpfung der relativen Zielortsinformationen 19 mit den um die Abweichungen 33 bereinigten absoluten Missionsortsinformationen 25 erbringt also trotz der Ungenauigkeit der Satellitennavigation höchst präzise absolute Zielpositi­ onsdaten 36 für die Führung 37 der Artillerie 27.

Auch die Geschütze der Artillerie 27 können mit Navigationsempfängern 20 zur eigenen Satellitennavigations-Standortbestimmung ausgestattet sein. Die ist natürlich ebenfalls mit der typischen Ungenauigkeit mehrerer zehn Meter behaftet, welche aber mittels der bei der Bodenstation 24 aktuell ermittelten Abweichung 33 korrigierbar ist, die zusätzlich zu den korrigierten absoluten Zielpositionsdaten 36 über Funkführung 37 mittels eines Senders 38 an die Artillerie 27 gemeldet wird. Die so korrigierten und deshalb sehr prä­ zisen absoluten Ortsinformationen über die Standorte sowohl der Artillerie 27 wie auch eines potentiellen Zielobjektes 12 stellen somit ein sehr genaues Richten der Artillerie 27 und damit eine optimale Wirkung der Artillerie 27 im gegnerischen Zielgelände 11 sicher.

Claims (4)

1. Verfahren zur Ziel- oder Lageaufklärung mittels an Bord wenigstens eines Sensorträ­ gers gewonnener Aufklärungsinformationen, dadurch gekennzeichnet, daß an Bord des Sensorträgers erfaßte relative Zielortsinformationen über der Sy­ stemzeit von Navigationssatelliten mit aus den Satelliten-Bahndaten abgeleiteten abso­ luten Missionsortsinformationen verknüpft und ggf. zwischengespeichert werden und erst später einen Abgleich nach Maßgabe der Ortsabweichungen erfahren, die schon während der Mission unter den selben Satelliten-Systemzeiten an einem geodätisch genau bekannten Empfangsort aus den systemzeitlich zugeordneten Satelliten-Bahndaten gewonnen und abgespeichert worden waren.

2. Einrichtung zur Ziel- oder Lageaufklärung mittels an Bord von wenigstens einem mit Sensoren (14) ausgestatteten Träger (13) gewonnener Aufklärungsinformationen, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits mittels der Sensoren (14) gewonnene relative Zielortsinformationen (19) und andererseits mittels eines Navigationsempfängers (20) gewonnene absolute Missionsortsinformationen (25) einander über der Systemzeit (34) der Navigationssa­ telliten (23) zugeordnet sind, und daß die absoluten Missionsortsinformationen (25) auch noch nach der Mission mit Abweichungen (33) abgleichbar sind, die ein Korrek­ turspeicher (35) liefert, in welchen an anderem Orte (28) unter den selben Satelliten-Systemzeiten (34) ein Vergleich zwischen genau bekannten Empfangsortskoordinaten (32) und momentan über einen weiteren Navigationsempfänger (20) von den selben Satelliten (23) gelieferten Empfangsortsinformationen (29) eingespeist worden war.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielortsinformationen (19) und die Missionsortsinformationen (25) über der Systemzeit (34) in einen Missionsspeicher (26) übergeben sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Führungsstation für die Zieleinweisung der Artillerie (27) ein Sender (38) vorgesehen ist, der mit den Abweichungen (33) zur Korrektur der Satelliten-Standortbestimmung der Geschütze und mit den aus dem Korrekturspeicher (35) ab­ geglichenen absoluten Zielpositionsdaten (36) gespeist ist.