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Die
Erfindung betrifft eine Plattform, die mit Sensoren, wenigstens
einem von der Plattform abschießbaren
zielverfolgenden Flugkörper
und mit einem Rechner-Netzwerk von kooperierenden Rechner-Einheiten
ausgerüstet
ist, insbesondere Kampfflugzeug.
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Unter ”Plattform” ist hier
generell ein Träger zu
verstehen, von dem Flugkörper
abgeschossen werden. Das kann ein mit einem Piloten bemanntes Kampfflugzeug
sein. Das kann aber auch eine unbemannte, fliegende Plattform sein.
Es kann sich auch um ein Landfahrzeug oder ein Schiff handeln.
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An
einem Kampfflugzeug sind im Einsatz üblicherweise mehrere zielverfolgende
Flugkörper
in Startgeräten
unter den Tragflächen
aufgehängt.
Die zielverfolgenden Flugkörper
besitzen Suchköpfe
mit Sensoren, welche ein Ziel erfassen. Weiterhin kann der Flugkörper Inertial-Sensoren
enthalten, welche auf die Bewegungen des Flugkörpers im inertialen Raum ansprechen.
Aus Suchersignalen der Suchköpfe
werden Lenksignale erzeugt, die den Flugkörper auf das Ziel führen. Dabei
können
an einem Kampfflugzeug gleichartige oder unterschiedliche Flugkörper mit
verschiedenen Suchköpfen
aufgehängt
sein, beispielsweise Flugkörper,
die mit einem passiven Infrarot-Suchkopf ausgerüstet sind und Flugkörper mit
einem Radar-Sucher, Flugkörper
mit kombiniertem Infrarot- und Radarsucher oder Flugkörper mit
unterschiedlicher Reichweite oder Geschwindigkeit. An dem Kampfflugzeug
sind ebenfalls Sensoren vorgesehen, nämlich einmal Sensoren, welche
auf die Bewegung des Flugzeugs ansprechen wie Inertial-Sensoren
oder Empfänger
für die Satelliten-Navigation,
und Sensoren, welche Ziele im Gesichtsfeld erfassen, wie Radar-
und/oder Infrarot-Geräte.
Bei einem bemannten Kampfflugzeug muß der Pilot ein Ziel auswählen, einen
Flugkörper zum
Angriff auf das Ziel auswählen
und den Flugkörper
auf das Ziel einweisen, d. h. sicherstellen, daß der Suchkopf das Ziel erfaßt hat.
Je nach Art und Entfernung des Ziels oder nach den Umgebungs-Bedingungen wird
er den einen oder den anderen Flugkörper auswählen und abschießen. Für ein schnelles und
wendiges Ziel in geringer Entfernung wird er einen schnellen und
wendigen Flugkörper
mit möglicherweise
geringerer Reichweite auswählen.
Ein anderer Flugkörper
ist möglicherweise
besser geeignet für
langsamere Ziele in größerer Entfernung.
Die Wahl zwischen einem Flugkörper
mit aktivem Radar-Suchkopf und einem Flugkörper mit einem passiven Infrarot-Suchkopf
wird u. U. abhängen
von der Entfernung des Ziels, den Umgebungs-Bedingungen und den
dem Gegner zur Verfügung
stehenden Gegenmaßnahmen.
Kritisch ist auch der Zeitpunkt des Abschusses des ausgewählten Flugkörpers.
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Der
Pilot erhält
von den verschiedenen Sensoren eine Vielzahl von visuellen oder
Audio-Signalen, die er verarbeiten und aus denen er seine Entscheidung
treffen muß.
Zusätzlich
muß der
Pilot natürlich
das Kampfflugzeug im Luftkampf fliegen. Der Pilot muß außerdem auf
Bedrohungen etwa durch gegnerische Flugkörper achten und erforderlichenfalls
solchen Bedrohungen ausweichen und Gegenmaßnahmen aktivieren. Das kann
den Piloten überfordern
und zu fatalen Fehlentscheidungen führen.
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Ein
Kampfflugzeug weist eine „Missions-Avionik” auf. Diese
enthält
ein Netzwerk von miteinander kommunizierenden Rechnern, welche die
Mission des Kampfflugzeugs steuern oder unterstützen. Dieses Netzwerk umfasst
beispielsweise Flugregler, Navigations-Rechner, Rechner für die Signalverarbeitung
von Sensor-Signalen
usw.
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Die
DE 44 44 635 C2 offenbart
ein Verfahren und eine Einrichtung zur Selbstverteidigung von Luftfahrzeugen
gegen angreifende Flugkörper.
Hierzu ist das Luftfahrzeug mit Annäherungssensoren, einem lasergestützten Stör- und Leitsystem,
einem Abfangraketen-System und einem diese Systeme überwachenden
Steuerrechner ausgestattet. Der Steuerrechner entscheidet, ob ein
durch den Annäherungssensor
detektierter feindlicher Flugkörper
durch optisches Stören
oder durch eine Abfangrakete bekämpft
werden soll.
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Aus
der
DE 34 29 772 A1 ist
ein Hilfsmittelzuteilungssystem zur Anzeige der optimalen Zuteilung
von Hilfsmitteln auf eine Reihe von Bedarfsträgern bekannt. Hierbei kann
es sich um ein System für ein
Flugzeug handeln, das die optimale Verteilung von dem Flugzug zur
Verfügung
stehenden Bekämpfungsmitteln,
wie beispielsweise Granaten oder Raketen, auf eine Anzahl vorherbestimmter
Bedrohungen einer konkreten Flugmission ermittelt. Das Hilfsmittelzuteilungssystem
dient in diesem Fall der erfolgsoptimierten Planung und Durchführung einer
gesamten Flugmission.
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Der
Erfindung hingegen liegt die Aufgabe zugrunde, die Auswahl des jeweils
abzuschießenden Flugkörpers zu
erleichtern.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Plattform, die mit Sensoren, wenigstens einem von der
Plattform abschießbaren
zielverfolgenden Flugkörper
und mit einem Rechner-Netzwerk von kooperierenden Rechner-Einheiten
ausgerüstet
ist, insbesondere Kampfflugzeug, wobei
- (a)
dem Flugkörper
oder jedem der Flugkörper
ein in das Rechner-Netzwerk eingebundener Rechner als flugkörperspezifische
Flugkörper-Missionseinheit zugeordnet
ist,
- (b) in der Flugkörper-Missionseinheit
für die
Mission des Flugkörpers
relevante Daten und/oder Fakten als Wissen gespeichert sind
- (c) auf die Flugkörper-Missionseinheit
weiterhin Daten von Sensoren aufgeschaltet sind,
- (d) die Flugkörper-Missionseinheit
aus dem gespeicherten Wissen und den von den Sensoren gelieferten
Daten Entscheidungs-Kriterien für
das Abschießen
des Flugkörpers
liefert,
- (e) die oder jede Flugkörper-Missionseinheit
in dem zugehörigen
Flugkörper
angeordnet und mit der Plattform über eine standardisierte Schnittstelle
verbunden ist und
- (f) jede Flugkörper-Missionseinheit
Daten von Sensoren des Flugkörpers
und Daten von Sensoren der Plattform erhält.
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In
das Netzwerk der Missions-Avionik der Plattform, also z. B. des
Kampfflugzeugs, wird somit für
jeden Flugkörper
eine flugkörperspezifische
Flugkörper-Missionseinheit eingebaut.
Diese Flugkörper-Missionseinheit
enthält
gespeichertes Wissen in Form von Daten und/oder Fakten, die für die Mission des
Flugkörpers
relevant sind. Das können
Daten sein, welche die Eigenschaften des Flugkörpers selbst charakterisieren,
beispielsweise Geschwindigkeit, Wendigkeit (maximale Querbeschleunigung), Reichweite
usw. Das können
auch Daten über
Eigenschaften potentieller Ziele sein. Die Flugkörper-Missionseinheit erhält Daten
von Sensoren. Das sind einmal die Daten von den eigenen Sensoren
des betreffenden Flugkörpers.
Das können
aber auch Daten von Sensoren der Plattform, z. B. dem Radar, oder von
den Sensoren anderer an der Plattform angebrachter Flugkörper sein.
Die Flugkörper-Missionseinheit
liefert dann dem Piloten Entscheidungs-Kriterien für den Einsatz des zugehörigen Flugkörpers. Es kann
dann z. B. angezeigt werden, dass Flugkörper ”1” für die vorliegende Situation
und ein bestimmtes Ziel besser geeignet ist als Flugkörper ”2”. Bei einem bemannten
Kampfflugzeug wird dann jedoch der Pilot die letzte Entscheidung
treffen. Er ist jedoch von einer Vielzahl von Informationen entlastet.
Diese Informationen werden von der Flugkörper-Missionseinheit vorverarbeitet.
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Die
oder jede Flugkörper-Missionseinheit
ist in dem zugehörigen
Flugkörper
angeordnet und mit der Plattform über eine standardisierte Schnittstelle verbunden.
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Dann
ist beim Einsetzen eines bestimmten Typs von Flugkörper in
das Startgerät über die Schnittstelle automatisch
die für
diesen Typ von Flugkörper
ausgelegte Flugkörper-Missionseinheit
in das Rechner-Netzwerk eingeschaltet. Es ist kein Eingriff in die
plattformseitige Missions-Avionik erforderlich.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert.
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1 ist
eine schematische Darstellung und veranschaulicht die Funktion einer
Flugkörper-Missionseinheit.
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2 ist
eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens der Flugkörper-Missionseinheit mit
dem Flugkörper-Lenksystem
und der Plattform mit den Plattform-Sensoren.
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3 ist
ein Blockschaltbild der Missions-Avionik mit der Flugkörper-Missionseinheit
und ihres Zusammenwirkens mit den Sensoren, dem Waffensystem und
dem Piloten.
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4 veranschaulicht
schematisch den Einbau der Flugkörper-Missionseinheit
in den Flugkörper.
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In 1 ist
mit 10 die Plattform, hier in Form eines bemannten Kampfflugzeugs,
bezeichnet. Das Kampfflugzeug 10 soll ein Ziel 12 bekämpfen. Plattformfeste,
auf das Ziel 12 ansprechende Sensoren erfassen die relative
Lage von Plattform 10 und Ziel 12. Das ist in 1 durch
einen ”Summierpunkt” 16 angedeutet.
Weiterhin enthält
die Plattform 10 auch Sensoren wie Inertial-Sensoren oder Flugdaten-Sensoren,
die auf den Flugzustand des Kampfflugzeugs 10 selbst ansprechen
Diese Sensoren sind durch einen Block 14 dargestellt Ein
Pilot 18 erhält ”äußere” und ”innere” Zustandssignale
von den Sensoren 14 Der Pilot steuert die Plattform 10 einschließlich der Waffensysteme
anhand dieser Signale. Das ist durch die Schleife 20 in 1 dargestellt.
Der Pilot 18 wird dabei unterstützt von einem ”intelligenten
Unterstützungs-System” 22.
Das intelligente Unterstützungs-System 22 enthält die Missions-Avionik
des Kampfflugzeuges. Kampfflugzeug 10 und Ziel 12 stellen
dabei eine Regelstrecke 24 dar. Der Pilot mit dem intelligenten
Unterstützungs-System 22 bildet den ”Regler” 26.
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Das
intelligente Unterstützungs-System 24 erhält zusätzliche
Daten von einer Flugkörper-Missionseinheit 28,
die Teil der Missions-Avionik des Kampfflugzeugs 10 bildet.
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In 2 ist
mit 30 die Missions-Avionik des Kampfflugzeuges 10 bezeichnet.
Die Missions-Avionik 30 enthält ein Netzwerk 32 von
parallel arbeitenden Rechnern 34. Die Missions-Avionik 30 erhält Daten
von Sensoren 14. Die Missions-Avionik 30 kann auch
ihrerseits die Sensoren beeinflussen, beispielsweise ein Ziel auswählen, das
von einem Suchkopf verfolgt werden soll. Das ist durch einen Doppelpfeil 36 dargestellt.
Die Sensoren 14 beobachten u. U. verschiedene Ziele 12.
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Die
Missions-Avionik liefert über
eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 38 Informationen
an den Piloten 18. Der Pilot 18 kann wiederum
Informationen oder Befehle in die Missions-Avionik 30 eingeben.
Das ist in 2 durch einen Doppelpfeil 40 dargestellt.
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle
umfaßt visuelle
Anzeigen und Audio-Signale sowie Eingabe-Einrichtungen zur Eingabe
von Daten und Befehlen in die Missions-Avionik, z. B. auch zur Eingabe
eines Startbefehls für
einen Flugkörper.
Die Missions-Avionik 30 kommuniziert
mit dem Waffensystem 42. Diese Kommunikation besteht z.
B. darin, daß einerseits
Daten von dem Suchkopf und dem Trägheits-Referenzsystem einem
eines Flugkörpers
auf die Missions-Avionik 30 aufgeschaltet sind und andererseits
Daten und Befehle von der Missions-Avionik 30 dem Flugkörper zugeführt werden.
Diese Daten können
Daten von plattformeigenen Sensoren wie von dem Trägheits-Referenzsystem der
Plattform, dem Radar oder einem plattformfesten Infrarot-Sucher
(FLIR) oder auch Informationen sein, die von dem Piloten 18 oder über eine äußere Kommunikation
geliefert werden. Die Befehle können
Befehle zur Auswahl eines von mehreren erfaßten Zielen oder ein Startbefehl
sein. Die Kommunikation zwischen Missions-Avionik 30 und Waffensystem
ist durch einen Doppelpfeil 44 dargestellt. Die äußere Kommunikation
ist durch ein Oval 46 und einen Doppelpfeil 48 dargestellt.
Ein Doppelpfeil 50 bezeichnet die äußere Kommunikation unmittelbar
mit dem Piloten oder der Besatzung 18.
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Das
Rechner-Netzwerk 32 enthält als einen der Rechner 34 die
Flugkörper-Missionseinheit 28.
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In
der stark schematischen 3 ist an der Plattform 10 eine
Reihe von Flugkörpern 52, 54 in Startgeräten 56, 58 aufgehängt. Die
Flugkörper 52, 54 sind über standardisierte
Schnittstelle, die in den Startgeräten 56, 58 vorgesehen
sind, mit der Plattform verbunden. Die Plattform weist Sensoren 60 auf.
Diese Sensoren 60 bilden eine Untermenge der Sensoren 14 in 1.
Die Sensoren 60 umfassen das Trägheits-Referenzsystem der Plattform,
ein plattformfestes Radar-Gerät,
einen plattformfesten Infrarot-Sensor (FLIR = forward looking infrared),
ein MAWS oder dergl. In das Rechner-Netzwerk 32 der Missions-Avionik 30 der
Plattform 10 (2) ist über die als Doppelpfeil 62 dargestellte
Verbindung die Flugkörper-Missionseinheit 28 eingeschaltet.
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Die
Flugkörper-Missionseinheit
28 kommuniziert
in beiden Richtungen mit dem Führungs-System
64 des
Flugkörpers,
z. B.
52. Diese Kommunikation ist in
3 durch
einen Doppelpfeil
66 dargestellt. Das Führungs-System
64 des
Flugkörpers
kann nach Art der
deutschen
Patentanmeldung 195 43 048.4 mit trainierten wissensbasierten
Signalverarbeitungs-Einheiten aufgebaut sein.
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In
der Flugkörper-Missionseinheit 28 sind
für die
Mission des Flugkörpers
relevante Daten und/oder Fakten als Wissen gespeichert. Auf die Flugkörper-Missionseinheit
sind von der Plattform 10 über Verbindung 62 und
von dem zugehörigen
Flugkörper
selbst Daten von Sensoren aufgeschaltet. Die Flugkörper-Missionseinheit 28 liefert
aus dem gespeicherten Wissen und den von den Sensoren gelieferten
Daten Entscheidungs-Kriterien für
das Abschießen
des Flugkörpers
liefert. Diese Entscheidungs-Kriterien werden über die Verbindung 62 und die
Mensch-Maschine-Schnittstelle 38 dem Piloten 18 übermittelt.
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Die
Flugkörper-Missionseinheit
bewirkt auch die Initialisierung des Flugkörpers.
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Als
für die
Mission des Flugkörpers
z. B. 52 relevantes Wissen enthält die Flugkörper-Missionseinheit 28 charakteristische
Daten über
die Fähigkeiten
des Flugkörpers 52.
Weiterhin enthält
die Flugkörper-Missionseinheit 28 als
für die
Mission des Flugkörpers 52 relevantes
Wissen Daten und/oder Fakten über
die Eigenschaften potentieller Ziele des Flugkörpers. Weiterhin erhält jede
Flugkörper-Missionseinheit 28 Daten
von Sensoren des Flugkörpers 52 und
Daten von Sensoren 60 der Plattform 10. Jede Flugkörper-Missionseinheit 28 eines
Flugkörpers 52 erhält vorzugsweise
auch Daten von Sensoren der anderen Flugkörper 54. Jede Flugkörper-Missionseinheit 28 kann
weiterhin über
ein Datenübertragungs-System 75 Daten
von äußeren Informations-Quellen 76 erhalten
Die äußeren Informations-Quellen 76 können andere
Plattformen sein. Die äußeren Informations-Quellen
können
auch von Aufklärungsmitteln
gebildet sein. Schließlich
sind über die
Verbindung 62 auf die Flugkörper-Missionseinheit 28 zusätzlich Instruktionen
des Piloten 18 aufschaltbar. Die Verbindung 62 ergibt
sich durch die Einbindung der Flugkörper-Missionseinheit in das
Rechner-Netzwerk 32.
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Die
Flugkörper-Missionseinheit 28 ist
für die Erzeugung
der Entscheidungs-Kriterien für
das Abfeuern des Flugkörpers 52 oder 54 zur
Durchführung folgender
Aufgaben ausgelegt und programmiert: Datenfusion, Situations-Bewertung,
Erzeugung von Plänen
für Aktionen
und daraus Erzeugung der Entscheidungs-Kriterien. In 3 sind
durch Block 14 die Sensoren dargestellt. Ein Block 68 symbolisiert die
Daten-Fusion. Ein
Block 70 symbolisiert die Situations-Bewertung. Ein Block 72 symbolisiert
die Erzeugung von Plänen
für Aktionen
und ein Block 74 symbolisiert die Erzeugung von Entscheidungs-Kriterien
oder Vorschlägen.
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Die
Flugkörper-Missionseinheit 28 kann
zur Ausgabe von Vorschlägen
für die
Steuerung der Plattform 10 eingerichtet sein. Aus der Situations-Bewertung
kann sich ergeben, daß etwa
ein bestimmtes Flugmanöver
für den
optimalen Einsatz des Flugkörpers
zweckmäßig oder
erforderlich ist. Eine solcher Vorschlag wird dem Piloten 18 über die
Verbindung 62 und die Mensch-Maschine-Schnittstelle 38 übermittelt.
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Weiterhin
kann die Flugkörper-Missionseinheit
Rechnermittel zur Zieldetektion, Ziel-Identifikation und Ziel- Klassifikation enthalten,
auf welche Daten von verschiedenen Sensoren des Flugkörpers 52,
der Plattform 10 und ggf. anderer Flugkörper 54 aufschaltbar
sind. Die Rechnermittel zur Zieldetektion, Ziel-Identifikation und
Ziel-Klassifikation können dabei
von mit unscharfer Logik arbeitenden, neuronalen Netzwerken (Neuro-Fuzzy-Inferenztechniken) gebildet
sein.
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Im
Rahmen der Situations-Bewertung kann die Flugkörper-Missionseinheit 28 zur Echtzeit-Simulation
des Verhaltens von Flugkörper 52 und
Ziel 12 im Falle eines Abschießens im jeweiligen Zeitpunkt programmiert
sein.
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Die
Flugkörper-Missionseinheit 28 kann
weiterhin zur optimalen Kalibrierung und Initialisierung einer im
Flugkörper 52 angeordneten
Inertialsensor-Einheit programmiert sein. Ferner kann die Flugkörper-Missionseinheit neuronale
Netzwerk-Mittel zur Fehlerdetektion, Fehler-Lokalisierung und Rekonfiguration
der Sensoren und der Software von Signalverarbeitungs-Mitteln zur Verarbeitung
der Sensordaten des Flugkörpers 10 enthalten.
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Wie
in 4 dargestellt ist, ist die oder jede Flugkörper-Missionseinheit 28 in
dem zugehörigen Flugkörper 52 angeordnet
und mit der Plattform 10 über eine standardisierte Schnittstelle
verbunden.