DE19827377A1 - Flächenverteidigungsmine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flächenverteidigungsmine (1) mit einem mit einer Abschußeinrichtung (3) versehenen Gehäuse (2), mindestens einem aus der Abschußeinrichtung (3) abfeuerbaren und eine zielsuchende Zündeinrichtung aufweisenden Submunitionskörper, einer Sensorik (8, 10) und einer mit der Sensorik verbundenen Auswerteelektronik (15). DOLLAR A Um zu erreichen, daß die Mine (1) eine einfach aufgebaute Sensorik (8, 10) umfaßt, welche einen gegenüber vergleichbaren bekannten Minen geringen Stromverbrauch aufweist, schlägt die Erfindung vor, eine Sensorik (8, 10) zu verwenden, die ausschließlich aus passiven Sensoren besteht, wobei im einfachsten Fall lediglich arrayartig angeordnete akustische Sensoren (8) verwendet werden, deren Signale sowohl zur Zielklassifizierung als auch zur Bahnermittlung des jeweiligen Zieles (17) herangezogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flächenverteidigungsmine mit einem mit einer Abschußeinrichtung versehenen Gehäuse, min­ destens einem aus der Abschußeinrichtung abfeuerbaren und eine zielsuchende Zündeinrichtung aufweisenden Submunitions­ körper, einer Sensorik und einer mit der Sensorik verbundenen Auswerteelektronik.

Zur Sicherung und Raumüberwachung werden Flächenverteidi­ gungsminen verwendet, die eine Sensorik zur Klassifizierung insbesondere motorisierter Ziele (Rad- oder Kettenfahrzeuge) sowie zur Bestimmung des Bahnverlaufes des jeweiligen sich bewegenden Zieles aufweisen. Aus diesen Daten werden an­ schließend mittels der Auswerteelektronik die Abfeuersignale für den auf das Ziel abzufeuernden Submunitionskörper be­ stimmt.

Zur Zielklassifizierung und Bestimmung des Bahnverlaufes des als Zieles klassifizierten Fahrzeuges werden üblicherweise entweder eine Sensorik mit aktiven Sensoren (Radarsensoren) oder eine Multi-Mode-Sensorik mit einer Kombination aus akti­ ven und passiven Sensoren (Radar- und/oder Akustik- und/oder Seismiksensoren) verwendet.

Nachteilig ist bei den bekannten Minen, daß die Sensorik re­ lativ aufwendig aufgebaut ist und insbesondere die aktiven Sensoren einen hohen Stromverbrauch benötigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flächenverteidigungsmine der eingangs erwähnten Art anzuge­ ben, die eine einfach aufgebaute Sensorik umfaßt, welche einen gegenüber vergleichbaren bekannten Minen geringen Stromverbrauch aufweist und im Abstandsbereich bis zu etwa 200 m eine genaue Zielklassifizierung und Bahnermittlung des jeweils klassifizierten Zieles erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, eine Sensorik zu verwenden, die ausschließlich aus passiven Sensoren besteht, wobei im einfachsten Fall lediglich array­ artig angeordnete akustische Sensoren verwendet werden, mit denen sowohl eine Zielklassifizierung als auch eine Bahn­ ermittlung des jeweiligen Zieles vorgenommen wird.

Um insbesondere die Genauigkeit der Zielklassifizierung wei­ ter zu erhöhen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zusätz­ lich zu den akustischen Sensoren noch mindestens einen seis­ mischen Sensor in die Sensorik zu integrieren.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Auswerte­ elektronik eine Weckschaltung zur Reduzierung des Stromver­ brauches, die mit den akustischen und/oder dem seismischen Sensor verbunden ist, derart, daß beim Empfang zielrelevanter akustischer und/oder seismischer Signale die Auswerteelektro­ nik aktiviert wird.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Sensoren und die Auswerteelektronik an einem zylinderförmigen Gehäusebauteil der Mine befestigt. Da­ durch kann die Montagehöhe der Sensorik sehr flach gehalten werden. Ferner läßt sich die gesamte Sensorik, gegebenenfalls einschließlich der Auswerteelektronik, als vormontierbare Einheit herstellen.

Vorzugsweise sind die akustischen Sensoren an schwenkbaren armförmigen Befestigungsteilen angeordnet, welche beim oder nach dem Verlegen der Mine aus entsprechenden in dem zylin­ derförmigen Gehäusebauteil vorgesehenen Ausnehmungen nach außen schwenkbar sind. Dadurch können die Minen sehr platz­ sparend gelagert werden. Außerdem sind die akustischen Sen­ soren während der Lagerung und dem Transport gegen eine Be­ schädigung geschützt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs­ beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsge­ mäßen Flächenverteidigungsmine mit in das Minengehäuse eingeklappten akustischen Sensoren;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Mine entlang der dort mit II-II bezeichneten Schnittlinie mit ausgeklappten akustischen Sensoren;

Fig. 3 das Blockschaltbild einer mit mehreren Sensoren verbun­ denen Auswerteelektronik und

Fig. 4 ein Signalflußdiagramm zur Erläuterung der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Flächenverteidi­ gungsmine bezeichnet. Die Mine 1 umfaßt ein zylinderförmiges Gehäuse 2 und eine nur schematisch angedeutete Abschußein­ richtung 3 für einen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dar­ gestellten Submunitionskörper mit zielsuchender Zündeinrich­ tung. Die Mine 1 ruht auf drei ausklappbaren Beinen 4 auf dem Erdboden 5.

Das Minengehäuse setzt sich aus einem Unterteil 6 und einem Gehäuse-Oberteil 7 zusammen. Während an dem äußeren Umfang des Oberteiles 7 gleichmäßig drei akustische Sensoren (Mikro­ fone) 8 verteilt angeordnet sind, befindet sich am bodensei­ tigen Ende 9 des Minengehäuses 2 ein seismischer Sensor (Geo­ fon) 10.

Die akustischen Sensoren 8 sind jeweils an dem ersten Ende 11 eines entsprechenden armförmigen Befestigungsteiles 12 ange­ ordnet. Das jeweils zweite Ende 13 der Befestigungsteile 12 ist schwenkbar an dem Gehäuse-Oberteil 7 gelagert, derart, daß die akustischen Sensoren aus entsprechenden Ausnehmungen 14 des Gehäuse-Oberteiles 7 von einer Ruhestellung in eine Betriebsstellung herausklappbar sind (Fig. 2).

Sowohl die akustischen Sensoren 8 als auch der seismische Sensor 10 sind mit einer Auswerteelektronik 15 (Fig. 3) ver­ bunden. Zur raumsparenden Unterbringung der Auswerteelektro­ nik 15 innerhalb des Minengehäuses 2 kann die Elektronik z. B. entweder, wie in Fig. 2 angedeutet, auf der Innenseite 16 des Gehäuse-Oberteiles 7 befestigt werden oder auch innerhalb einer entsprechenden Ausnehmung des Oberteiles 7 angeordnet werden (nicht dargestellt).

In Fig. 1 ist ferner mit 17 ein zu bekämpfendes gepanzertes Ziel bezeichnet, welches sich auf einer Bahnkurve 18 bewegt.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles der Auswerteelektronik 15. Sie besteht im wesentlichen aus einem Echtzeit-Rechnersystem mit einem Mikrocontroller 19 mit einem Speicher 20, in dem die für die verschiedene Zielarten charakteristische Merkmalsdaten abgelegt sind. Der Mikrocon­ troller 19 ist über einen Analog-/Digitalwandler 21 und einer als Weckschaltung wirkenden Schwellwertschaltung 22 (sowie weiteren aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Baueinheiten, wie Signalverstärkern und Filterstufen) mit den akustischen Sensoren 8 und dem seismischen Sensor 10 verbun­ den.

Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, werden die von den akusti­ schen Sensoren 8 und dem Geofon 10 kommenden zeitabhängigen Signale A1-A3 und S1 nach ihrer Verstärkung mit einer Abtast­ rate von z. B. 2,5 KHz digitalisiert. Die entsprechenden Sig­ nalpakete mit einer vorgegebenen Dauer von z. B. 400 ms werden dann mit einer Fenster-Funktion (z. B. einem Hamming-Fenster) multipliziert und die sich ergebenden Zeitsamples werden an­ schließend fouriertransformiert, wobei die Fouriertransfor­ mation vorzugsweise mit Hilfe einer schnellen Fouriertrans­ formation (FFT) durchgeführt wird.

Unter Berücksichtigung der vorgegebenen arrayartigen Mikro­ fongeometrie läßt sich dann der Peilwinkel bestimmen, wobei eine Korrelation der Sensorsignale A1-A4 mit Hilfe der schnellen Fouriertransformation durchgeführt wird.

Mit Hilfe zielcharakteristischer Merkmale der akustischen und der seismischen Signale und deren Spektren (z. B. der Leistung der Gesamtsignale, der Leistung, bezogen auf vorgegebene Fre­ quenzintervalle, Verhältnisse der Leistungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen, Leistungsverhältnisse von akustischer zu seismischer Leistung in vorgegebenen Fre­ quenzintervallen und/oder dominante Frequenzen und Frequenz­ bereiche) erfolgt dann sowohl eine Klassifikation des Zieles als auch die Ermittlung der Zielgeschwindigkeit.

Als besonders geeignet zur Ermittlung der Zielklassifikation und Zielgeschwindigkeit hat sich die sogenannte Clusteranaly­ se bewährt. Hierbei wird ein mehrdimensionaler Merkmalsraum aus Merkmalen aufgespannt, die zunächst durch sorgfältige Vermessung von möglichen Zielen unter verschiedenen Bedin­ gungen gewonnen werden. Diese Merkmalsvektoren werden in ge­ eigneter Form in dem Speicher 20 abgelegt. Anschließend wird dann der ermittelte Merkmalsvektor eines unbekannten Zieles mit den gespeicherten Werten verglichen und durch diesen Vergleich der passende Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit (Geschwindigkeitsbetrag) und den Zieltyp (in der Regel nähe­ rungsweise) bestimmt.

Aus dem Peilwinkel und der Zielgeschwindigkeit bestimmt der Mikrocontroller 19 dann die Bahnkurve und mit dieser sowie der Ziel/Nichtziel-Entscheidung wird der optimale Auslöse­ zeitpunkt für den Abschuß der Submunition unter Verwendung der gegebenen Daten der Submunitions-Ballistik und der Ab­ schußeinrichtung ermittelt.

Bezugszeichenliste

1

Flächenverteidigungsmine, Mine

2

Gehäuse

3

Abschußeinrichtung

4

Bein

5

Erdboden

6

Unterteil

7

Gehäuse-Oberteil, Gehäusebauteil

8

akustischer Sensor, Sensorik, Mikrofon

9

bodenseitiges Ende

10

seismischer Sensor, Sensorik, Geofon

11

erste Ende (Befestigungsteil)

12

Befestigungsteil

13

zweites Ende (Befestigungsteil)

14

Ausnehmungen

15

Auswerteelektronik

16

Innenseite

17

Ziel

18

Bahnkurve

19

Mikrocontroller

20

Speicher

21

Analog-/Digitalwandler

22

Schwellwertschaltung

Claims (5)

1. Flächenverteidigungsmine mit einem mit einer Abschuß­ einrichtung (3) versehenen Gehäuse (2), mindestens einem aus der Abschußeinrichtung (3) abfeuerbaren und eine zielsuchende Zündeinrichtung aufweisenden Submunitions­ körper, einer Sensorik (8, 10) und einer mit der Sensorik (8, 10) verbundenen Auswerteelektronik (15) mit den Merk­ malen:

• a) die Sensorik (8, 10) umfaßt mindestens drei array­ artig an der Außenseite des Gehäuses (2) angeord­ nete akustische Sensoren (8);
• b) die Auswerteelektronik (15) umfaßt einen Mikro­ controller (19) mit einem Speicher (20), in dem für verschiedene Zielarten charakteristische Merkmals­ daten abgelegt sind;
• c) der Mikrocontroller (19)
  • - ermittelt aus den mit den Sensoren (8) empfangenen Signalen und dem Abstand der Sensoren (8) vonein­ ander den jeweiligen Peilwinkel, unter dem die Mine (1) das mögliche Ziel (17) sieht,
  • - vergleicht die mit den akustischen Sensoren (8) ge­ messenen Daten mit den für verschiedene Zielarten in dem Speicher abgelegten charakteristischen Merk­ malsdaten und führt eine Zielklassifikation und eine Zielgeschwindigkeitsbestimmung vor,
  • - ermittelt aus der Zielgeschwindigkeit und dem zeitlichen Verlauf des Peilwinkels näherungsweise den zeitlichen Verlauf der Bahnkurve des als Ziel (17) klassifizierten Objektes und
  • - ermittelt aus dem zeitlichen Verlauf der Bahnkurve und der vorgegebenen Submunitions-Ballistik einen optimalen Auslösezeitpunkt für den Abschuß der Sub­ munition aus der Mine (1).

2. Flächenverteidigungsmine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sensorik (8, 10) zusätzlich zu den akustischen Sensoren (8) für die Zielklassifizierung und/oder Zielgeschwindigkeitsermittlung mindestens einen mit der Auswerteelektronik (15) verbundenen seismischen Sensor (10) umfaßt.

3. Flächenverteidigungsmine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (15) eine Weckschaltung umfaßt, die mit dem akustischen und/oder dem seismischen Sensor (8, 10) verbunden ist, derart, daß beim Empfang zielrelevanter akustischer und/oder seismischer Signale die Auswerteelektronik (15) akti­ viert wird.

4. Flächenverteidigungsmine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Sensoren (8) und die Auswerteelektronik (15) an einem zylinder­ förmigen Gehäusebauteil der Mine (1) befestigt sind, welches als vormontierbare Einheit herstellbar ist.

5. Flächenverteidigungsmine nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die akustischen Sensoren (8) an schwenkbaren armförmigen Befestigungsteilen (12) ange­ ordnet sind, welche beim oder nach dem Verlegen der Mine (1) aus entsprechenden in dem zylinderförmigen Gehäuse­ bauteil (7) vorgesehenen Ausnehmungen (14) nach außen schwenkbar sind.