DE19818426C2 - Verfahren zur Fernaufklärung und Zielortung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fernaufklärung und Zielortung ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 25 32 479 A1 bekannt. Dort wird der Bekämpfung von Erdzielen mittels ferngelenkter Flugkörper eine Luftaufklä­ rung vorgeschaltet, welche der Ermittlung interessierender Zielobjekte dienen soll. Dabei wird das Zielgebiet, welches sich auch in einer Entfernung von beispielsweise fünfhundert Kilometern von der Bodenstation befinden kann, mittels eines Aufklärungs-Fluggerätes, nämlich eines ferngelenkten Flug­ körpers, überflogen. Es werden Luftbildaufnahmen gemacht, welche je nach Auflösungsvermögen jeweils eine Vielzahl von Geländedaten liefern. Ferner besitzt das Aufklärungs-Fluggerät eine Vorrichtung zur Ermittlung von Posi­ tionsdaten, und zwar in Form eines Telemetriegerätes zur Durchführung von Laufzeitmessungen elektromagnetischer Wellen zu mindestens zwei hinsicht­ lich ihrer Lage bekannten Festpunkten. Jeder Luftbildaufnahme werden der­ artige Laufzeiten zugeordnet, welche praktisch in verschlüsselter Form die je­ weilige Position des Aufklärungs-Fluggerätes über dem Zielgebiet beinhalten. Die Gesamtheit der einer jeweiligen Luftbildaufnahme entsprechenden Gelän­ dedaten werden, ebenso wie die als Laufzeiten vorliegenden, zugeordneten Positionsdaten, drahtlos an die Bodenstation übermittelt. In dieser erfolgt dann, beispielsweise durch einen visuellen Betrachter der auf einem Monitor wiedergegebenen Luftbildaufnahmen, die Auswahl interessierender Zielobjek­ te.

Dieses Verfahren ist insofern aufwendig, als ständig oder in geringen Zeitab­ ständen große Datenmengen zu übertragen sind. Hier können, insbesondere bei größeren Entfernungen, Probleme hinsichtlich der erforderlichen Band­ breite sowie der Leistungsanforderungen auftreten. Außerdem ist auch in der Empfangsstation, i. a. einer Bodenstation, ein relativ hoher Aufwand zur Ver­ arbeitung und Darstellung der eintreffenden Fülle von Bilddaten zu betreiben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine Echtzeit-Datenübertragung auf möglichst ökonomische Weise gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Gemäß der Erfindung wird demnach bereits an Bord des Aufklärungs-Flug­ gerätes eine Datenauswertung dahingehend vorgenommen, daß aus den von der Sensoranordnung gelieferten Daten Informationen über das Vorhanden­ sein sowie den Typ interessierender Zielobjekte gewonnen werden. Ein iden­ tifiziertes Zielobjekt wird mit einem seinen Typ kennzeichnenden Code ver­ sehen, und dieser wird mit einer Positionsinformation zu einem Datensatz zu­ sammengefaßt, welcher quasi in Echtzeit an die Bodenstation übermittelt wird.

Diese Positionsinformation soll im Prinzip die Position des jeweiligen Zielob­ jektes in einem geländebezogenen Koordinatensystem angeben. Bei niedrig­ fliegenden Aufklärungs-Fluggeräten, bei denen die Sensoranordnung direkt nach unten gerichtet ist, stimmt die Position des Zielobjektes dann mit derje­ nigen des Aufklärungs-Fluggerätes im wesentlichen überein. Dessen Position kann mit Hilfe eines an Bord befindlichen Navigationssystems ermittelt wer­ den. Dieses kann beispielsweise ein GPS-Empfangssystem sein, jedoch kön­ nen selbstverständlich auch andere Navigationssysteme verwendet werden, beispielsweise solche, die von einem Vergleich des mittels eines bildgebenden Sensors aufgenommenen, überflogenen Geländes mit einem entsprechenden gespeicherten Gelände Gebrauch machen, oder auch Trägheits-Navigationssy­ steme, welche von einem bekannten Startpunkt aus die Bewegungen des Auf­ klärungs-Fluggerätes exakt verfolgen. Bei höher fliegenden Aufklärungs- Fluggeräten, welche eine schräg nach vorne gerichtete Sensoranordnung tra­ gen, muß aus den Sensordaten noch die Position des jeweiligen Zielobjektes in Bezug zum Aufklärungs-Fluggerät ermittelt werden. Aus beiden ist dann die Position des Zielobjektes bezüglich eines vorwählbaren Geländekoordina­ tensystems zu bestimmen.

Aus der so bestimmten Position des Zielobjektes sowie dessen zugeordnetem Code wird ein Datensatz gebildet, der auf ein Minimum reduziert ist und trotzdem die notwendige Information enthält, und der folglich äußerst schmal­ bandig an eine Empfangsstation übertragbar ist.

In der Empfangsstation kann das gerade vom Aufklärungs-Fluggerät überflo­ gene Gelände auf einem Monitor in Form einer Karte oder eines Geländepro­ files sichtbar gemacht werden, wobei diese Informationen natürlich in der Empfangsstation abrufbar sein müssen. Diese Geländedarstellung kann dann zeitlich so variiert werden, daß sie mit eventuell veränderbarem Maßstab je­ weils das Zielgebiet wiedergibt, auf welches die Sensoranordnung des Aufklä­ rungs-Fluggerätes aktuell gerichtet ist. Die jeweils identifizierten Zielobjekte können dann in dieser Geländedarstellung mittels vorwählbarer Symbole oder auch Ziffern oder Buchstaben in ihrer Position gekennzeichnet werden. Hier­ aus sind dann weitere Maßnahmen ableitbar, beispielsweise der direkte An­ griff durch geeignete Angriffsmittel vom Boden oder von der Luft aus, oder auch die nähere Bildaufnahme mittels besonderer Bildaufnahmesysteme von dem Aufklärungs-Flugkörper selbst aus oder mit Hilfe nachfolgender, beson­ ders geeignete Aufnahmesysteme tragender Fluggeräte.

Das Wesen der Erfindung liegt in der äußersten Reduktion der zu übertragen­ den, ein identifiziertes Zielobjekt hinsichtlich Art und Position kennzeich­ nenden Daten sowie der daraus folgenden Möglichkeit einer äußerst schmal­ bandigen, kurzzeitigen und damit wenig störanfälligen, aber weitreichenden Übertragung zur Empfangsstation.

Die Art der Sensoranordnung ist dabei von untergeordneter Bedeutung. Hier können alle Sensoren verwendet werden, deren Daten die Möglichkeit eröff­ nen, Zielobjekte der interessierenden Typen mit hoher Wahrscheinlichkeit zu identifizieren. Dabei kann es sich um bildgebende Sensoren handeln, deren Ausgangsdaten mit gespeicherten Bilddaten der interessierenden Typen von Zielobjekten verglichen oder auf zieltypische Strukturmerkmale hin analysiert werden. Als Sensoranordnung kann auch ein Radargerät verwendet werden, dessen Ausgangsdaten auf zielspezifische Signaturen hin zu analysieren sind. Es sind auch Sensoranordnungen vorstellbar, welche das Zielgebiet in unter­ schiedlichen elektromagnetischen Wellenlängenbereichen synchron abtasten. Dies kann passiv durch Registrierung der vom Zielobjekt ausgehenden Ei­ genstrahlung oder der von ihm reflektierten Fremdstrahlung sowie aktiv durch Registrierung einer von der Sensoranordnung ausgehenden und vom Zielob­ jekt reflektierten Strahlung geschehen. Beispielsweise kann ein Infrarotsensor Wärmestrahlung aussendende Objekte isolieren, ein weiterer Sensor kann feststellen, ob es sich um ein im wesentlichen aus Metall bestehendes Objekt handelt, und mit einem weiteren Sensor können Informationen darüber ge­ wonnen werden, welche Ausmaße das Objekt hat. Auch aktive und/oder pas­ sive Schall- oder Ultraschallsensoren können Verwendung finden. In jedem Falle müssen es die Sensordaten erlauben, durch Abfrage einer gewissen An­ zahl vorwählbarer Kriterien eine Aussage darüber zu treffen, ob ein gefunde­ nes Zielobjekt einem bestimmten interessierenden Typ zuzuordnen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigen in schematischer Weise:

Fig. 1 ein Aufklärungs-Fluggerät für die Erkundung im Nahbereich,

Fig. 2 ein Aufklärungs-Fluggerät für die Erkundung im Fernbereich,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der bordseitigen Ausrüstung eines Aufklärungs- Fluggerätes, sowie

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Ausrüstung einer Empfangs- bzw. Boden­ station.

Fig. 1 zeigt ein Aufklärungs-Fluggerät 1, beispielsweise in Form eines unbe­ mannten Flugkörpers, über einem Zielgebiet 2. Das Aufklärungs-Fluggerät 1 trägt eine in ihrer Wirkrichtung nahezu senkrecht nach unten orientierte Sen­ soranordnung 3, in deren Auffassungsbereich 5 sich gerade ein interessieren­ des Zielobjekt 4 befindet. Ein derartiges Aufklärungs-Fluggerät 1 mit senk­ recht nach unten gerichtetem Auffassungsbereich dient vorwiegend der Auf­ klärung im Nahbereich, und die Position des Fluggerätes stimmt daher mit derjenigen des Zielobjektes nahezu überein. Im Falle der Fig. 2 dagegen han­ delt es sich um ein Aufklärungs-Fluggerät 6, beispielsweise in Form eines Flugzeuges, dessen Sensoranordnung einen schräg nach vorn gerichteten Auf­ fassungsbereich besitzt. Hier ist eine Fernaufklärung beabsichtigt, und das Zielgebiet 7 kann beispielsweise eine Meeresregion sein, auf dem Schiffe 8 zu identifizieren sind. Die Fig. 2 ist nicht als maßstabsgetreu zu verstehen, so daß auch weit größere Entfernungen zwischen Zielobjekt und Fluggerät möglich sind, als dort dargestellt. Ein mit 9 bezeichneter Pfeil symbolisiert die Tat­ sache, daß die Aufklärungs-Fluggeräte 1 bzw. 6 kodierte Datensätze einer nicht dargestellten Empfangsstation zusenden.

Der in Fig. 3 gezeigte Block 10 steht fit eine bordseitige Sensoranordnung mit nachgeschalteter Auswertungsvorrichtung zur Identifizierung eines inter­ essierenden Zielobjektes. Die Auswertung kann auch die Ermittlung der Posi­ tion des Zielobjektes relativ zu derjenigen des Aufklärungs-Fluggerätes bein­ halten. Mit Hilfe eines Navigationssystemes 11 wird die absolute Position des Aufklärungs-Flugkörpers bezüglich eines vorwählbaren Gelände-Koordina­ tensystems ermittelt. Die hieraus folgenden Informationen werden einem Ko­ dierer 12 zugeführt, welcher einen auf äußerste Weise komprimierten Daten­ satz bildet, der den dem Zielobjekt zugeordneten Typencode sowie die der Position des Zielobjektes entsprechende Positionsinformation enthält. Dieser Datensatz wird entweder einem Zwischenspeicher 13 zugeführt, um erst spä­ ter an eine Empfangsstation übermittelt zu werden, oder aber auf direktem Wege (gestrichelt angedeutet) einer bordseitigen Sendevorrichtung 14 zugelei­ tet und über eine Antenne 15 abgestrahlt. Dies kann beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 3 und 30 MHz erfolgen.

In Fig. 4 ist zunächst eine Empfangsantenne 16 dargestellt, deren Ausgangs­ signal einem Empfänger 17 für zumindest denselben Frequenzbereich zugelei­ tet wird. In einem Dekoder 18 werden die der Art des Zielobjektes sowie des­ sen Position entsprechenden Informationen aus dem empfangenen Datensatz entschlüsselt und einer Summierstelle 20 zugeführt. Diese empfängt aus ei­ nem Speicher 19 den jeweils aktuellen Teil einer Geländedarstellung, die dort beispielsweise in digitaler Form gespeichert sein kann. Auf einem Monitor 21 kann ein Beobachter dann den jeweils aktuellen, im Auffassungsbereich der Sensoranordnung des Aufklärungs-Fluggerätes liegenden Ausschnitt des Ziel­ gebietes betrachten, in dem dann identifizierte Zielobjekte an ihrer jeweils ak­ tuellen Position markiert sind. Dies kann durch geometrische Symbole, ggf. unter Zuhilfenahme unterschiedlicher Farben, oder durch Kennzeichnung mit­ tels Ziffern oder Buchstaben geschehen.

Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind: verzugslose Fernaufklärung über sehr große Distanzen, sehr geringe Datenrate und Band­ breite sowie sehr kurze Sendezeiten und geringe Sendeleistung. Es können einfache Antennen verwendet werden, sowie als Verlustgeräte konzipierte Aufklärungs-Fluggeräte. Damit wird auch ein verzugsloser Waffeneinsatz möglich. Das Aufklärungs-Fluggerät kann ferngelenkt und autonom operieren sowie bemannt oder unbemannt sein. Wesentliche Verfahrensschritte sind die direkte Erkennung des Zielobjektes an Bord, das Auslesen der Position des Aufklärungs-Fluggerätes aus seinem Navigationssystem, die Bildung eines einfachen Übertragungscodes, bestehend aus Art des Zielobjektes und dessen Position, sowie die schmalbandige Übertragung dieses Codes zur Empfangs- bzw. Bodenstation, die Dekodierung am Empfangsort sowie die punktgenaue Darstellung der übertragenen, gewonnenen Echtzeitinformation in einer Karte, die z. B. der im Navigationssystem des Aufklärungs-Fluggerätes entsprechen kann und am Monitor synchron zur Bewegung des letzteren bewegbar ist.

Claims (3)

1. Verfahren zur Fernaufklärung und Zielortung unter Verwendung eines das Zielgebiet überfliegenden Aufklärungsfluggerätes, welches eine auf das Zielgebiet gerichtete oder richtbare Sensoranordnung sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung der eigenen Positionsdaten enthält, wobei mit Hilfe der Sensoranordnung gewonnene Daten und zugeordnete Positionsdaten drahtlos an eine Empfangsstation übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß noch an Bord des Aufklärungsfluggerätes von geeigneten, an sich bekannten Einrichtungen interessierende Zielobjekte sensiert und identifiziert werden, diesen ein Typencode zugeordnet und die Positionen des Fluggerätes als angenäherte Zielpositionen zeitgleich aus einer mitgeführten, auch in der Empfangsstation identisch vorhandenen digitalen Karte bestimmt werden, Zielty­ pencode und Fluggerätposition zu einem einfachen Datensatz verknüpft an die Emp­ fangsstation ohne Lagebild übermittelt und dort in die mit der im Fluggerät identi­ schen digitalen Karte eingetragen werden, wobei die Karte in der Empfangsstation den Bewegungen des Fluggeräts synchron aufgrund der mit den Zieltypen verknüpf­ ten Positionsdaten des Fluggerätes nachgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der exakten Zielpositionsdaten in der Empfangsstation automatisch, rechnergestützt aus den empfangenen Positionsdaten des Fluggerätes und den bekannten Einstellpa­ rametern der Sensoren in Echtzeit erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht vor­ handenen Zielen aus dem Fluggerät keine Positionsdatenübertragung erfolgt, son­ dern in der Empfangsstation unter Zuhilfenahme des dort wie auch im Fluggerät vor­ handenen, identischen Flugprogramms die Fortbewegung des Fluggerätes berechnet bzw. simuliert, gegebenenfalls in der digitalen Karte dargestellt und diese nachge­ führt wird.