DE19906970C2 - Aufklärungssonde - Google Patents

Aufklärungssonde

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    • G01S19/42Determining position

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufklärungssonde, die als abwerf­ barer Lastkörper von einem Trägergeschoß in einen zu überwachenden Raum, z. B. ein Gefechtsfeld verbringbar ist und die nach dem Aufsetzen auf dem Erdboden aufklärungs­ relevante Informationen an eine abgesetzte Datenverarbei­ tungsvorrichtung drahtlos überträgt.

Derartige Sonden sind beispielsweise aus der DE 30 13 405 C2 bekannt. Zur Ermittlung der zielrelevanten Informationen um­ fassen diese bekannten Sonden beispielsweise akustische, op­ tische oder magnetische Sensoren und/oder Radarsensoren. Die von den Sensoren ermittelten Informationen werden drahtlos auf eine dem Feuerleitrechner des entsprechenden Waffensys­ tems zugeordnete Auswerteeinrichtung übertragen und in Flug­ bahn-Korrekturwerte eines das Ziel bekämpfenden Flugkörpers umgesetzt. Über den konkreten Aufbau der Aufklärungssonde macht diese Druckschrift allerdings keine näheren Angaben.

Aus der DE 41 04 800 A1 ist ebenfalls eine Aufklärungssonde bekannt, die als abwerfbarer Lastkörper von einem Trägerge­ schoß in ein Gefechtsfeld verbringbar ist. Allerdings ermit­ telt diese Sonde die zielrelevanten Informationen während der Sinkphase, während der sie an einem Fallschirm hängend eine rotierende Bewegung ausführt.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Aufklärungssonde unter anderem, daß eine Gefechtsfeldaufklä­ rung nur während eines relativ kurzen Zeitraumes möglich ist.

Aus der DE 33 13 648 C2 ist eine Einrichtung zur Echtzeit-Geländeaufklärung bekannt. Da­ bei wird mindestens ein insbesondere mit Infrarot-Sensoren bestücktes Tochtergeschoß von einem Trägergeschoß abgesetzt und überfliegt das aufzuklärende Gelände. Das Trägerge­ schoß, welches während eines bestimmten Zeitraumes hoch über dem Gelände verbleibt, dient anschließend als Funk-Relaisstation zur Übermittlung der Sensor-Empfangssignale von dem Tochtergeschoß an eine Bodenstation. Auch bei dieser Einrichtung ist eine Gefechtsfeld­ aufklärung nur während eines relativ kurzen Zeitraumes möglich.

Schließlich ist aus DE 39 27 663 C3 eine Vorrichtung für die Zielerkennung und Abschuß­ auslösung einer starr aufgestellten abzufeuernden Boden-Luftmine zur Hubschrauberbe­ kämpfung bekannt. Die Vorrichtung umfaßt ein Richtmikrofon mit kegelförmiger akusti­ scher Richtcharakteristik, welches sich nähernde Hubschrauber akustisch erkennt, sowie ei­ nen Infrarot-Sensor mit strahlenförmiger Richtkeule, in deren Richtung die Boden-Luftmine abfeuerbar ist. Sofern die Intensität der Hubschraubergeräusche einen vorgegebenen Wert übersteigt und gleichzeitig der Infrarot-Sensor anspricht, wird die Boden-Luftmine abgefeu­ ert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufklärungssonde der eingangs erwähnten Art zu offenbaren, die relativ kompakt aufbaubar ist und mit der eine sehr genaue Zielermittlung bei kon­ tinuierlicher Überwachung eines Gefechtsfeldes möglich ist.

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

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Aufklärungssonde sowohl mit ei­ nem GPS-Navigationssystem (Global Positioning System) als auch mit mindestens einem Magnet­ feldsensor zur Orientierung der Sonde in bezug auf den magnetischen Nordpol zu versehen, so daß nach dem Aufsetzen der Sonde auf dem Erdboden eine sehr genaue Positions- und Lagebestim­ mung der Sonde selbst und anschließend durch die Sonde die Ermittlung der (absoluten) zielrelevanten Informationen erfolgen kann.

Um ein gleichmäßiges schnelles Aufrichten der Aufklärungssonde sofort nach ihrem Auftreffen auf dem Erdboden sicherzustellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Antrieb zum Aufklappen der Stützbeine einen Airbag zu verwenden, welcher im aufgeblasenen Zustand eine zur Längsachse des Gehäuses der Sonde kreisringförmige Form aufweist und gleichzeitig alle Stützbeine aufklappt.

Als Sensoren zur Ermittlung des Peilwinkels eines Zieles sowie zur Zielklassifizierung können in an sich bekannter Weise, z. B. akustische Sensoren (Mikrofone), verwendet wer­ den, deren Meßgenauigkeit durch entsprechende Messungen mittels seismischer Sensoren (Geofone) erhöht wird. Ferner ist es möglich, den Peilwinkel des Zieles mit Hilfe von Radarsensoren zu ermitteln und die Zielklassifizierung durch Verwendung einer IR-Kamera durchzuführen.

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

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Auf­ klärungssonde mit ausgeklappten Stützbeinen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Positionsbestimmung der in Fig. 1 dargestellten Auf­ klärungssonde sowie der Ermittlung zielrelevanter Informationen und deren drahtlose Übertragung auf die Datenverarbeitungsvorrichtung eines Feuerleit­ rechners;

Fig. 3 eine schematische Darstellung, in der die Übertragung zielrelevanter Informationen von der erfindungsgemäßen Aufklärungssonde auf ein gelenktes Geschoß wiedergege­ ben ist;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zweier miteinander ver­ netzter Aufklärungssonden und

Fig. 5 die Ausbringung mehrerer Aufklärungssonden durch ein Trägergeschoß.

In Fig. 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Aufklärungssonde be­ zeichnet. Die Sonde 1 umfaßt ein zylinderförmiges Gehäuse 2 mit einer oberseitig angeordneten Kassette 3 für einen Brems­ fallschirm 4 und einen Landefallschirm 5.

Bodenseitig sind an dem Gehäuse 2 sechs über den Umfang ver­ teilt ausgeklappte Stützbeine 6 angeordnet, von denen zwei in Fig. 1 zu sehen sind. Das Aufklappen der vor dem Auftreffen der Sonde 1 auf dem Erdboden dicht an dem Gehäuse anliegenden Stützbeine 6 erfolgt mit Hilfe eines Airbags 7, welcher mit­ tels eines Gasgenerators 8 schlagartig aufgeblasen wird und die Stützbeine nach außen verschwenkt, bis sie ihre Endposi­ tion erreicht haben. Nach dem Aufklappen der Stützbeine 6 werden diese in dieser Stellung verriegelt und verbleiben daher in ihrer aufgeklappten Stellung, auch wenn der Airbag 7 anschließend in sich zusammenfällt.

An den dem Gehäuse 2 abgewandten Enden der Stützbeine 6 ist jeweils ein akustischer Sensor (Mikrofon) 9 an einem mittels Federkraft ausklappbaren Auslegerarm 9' befestigt, derart, daß die sechs akustischen Sensoren 9 auf einem Kreis liegen, dessen Mittelpunkt durch die Längsachse (Mittelpunktsachse) 10 des Gehäuses 2 der Aufklärungssonde 1 gebildet wird.

Innerhalb des Gehäuses 2 sind zur genauen Positions- und Lagebestimmung der Sonde ein GPS-Navigationssystem 11, ein Magnetfeldsensor 12 zur Orientierung der Sonde in bezug auf den magnetischen Nordpol, zwei Neigesensoren 13 zur Bestim­ mung der Neigung der Sonde gegenüber der Senkrechten und ein seismischer Sensor 14 (Geofon) angeordnet. Ferner befindet sich innerhalb des Gehäuses 2 eine elektronische Auswertevorrichtung 15, die die unterschiedlichen Sensor­ signale auswertet und zielrelevante Informationen aufberei­ tet, welche dann einer mit einer Antenne 16 verbundenen Sende- und Empfangsvorrichtung 17 zugeführt wird. Diese über­ trägt die entsprechenden Signale zu einer außerhalb des Gefechtsfeldes befindlichen Datenverarbeitungs­ vorrichtung, die diese Signale beispielsweise in entsprechende Flugbahn-Korrekturwerte umsetzt.

Die einzelnen Funktionsabläufe der Sonde 1 werden dabei durch eine in der elektronischen Auswertevorrichtung 15 integrierte Steuereinheit kontrolliert.

Zur Stromversorgung der einzelnen Baugruppen der Aufklärungs­ sonde 1 sind mehrere Batterien 18 um das Gehäuse 2 der Auf­ klärungssonde 1 herum angeordnet.

Fig. 2 zeigt die im Gefechtsfeld auf dem Erdboden 19 stehende Aufklärungssonde 1. In das Überwachungsgebiet eindringende mögliche Ziele 20, wie Panzer oder andere Schallquellen, werden hinsichtlich ihrer momentanen Position fortlaufend vermessen. Hierzu werden aus den Signalen der akustischen Sensoren 9 mittels der elektronischen Auswertevorrichtung 15 (Fig. 1) die Laufzeitdifferenzen und hieraus der Peilwinkel relativ zu dem sondenfesten Koordinatensystem errechnet. Der zeitliche Verlauf des Schallpegels und die Wahrscheinlich­ keitsverteilung der Geschwindigkeiten der Schallquellen 20 ermöglichen dann eine Abschätzung des Abstandes zwischen Sonde 1 und jeweiliger Schallquelle 20. Die Klassifikation der Ziele 20 erfolgt durch Auswertung der gemessenen Schall­ pegel und deren Frequenzspektren sowie unter Berücksichtigung der mit dem Geofon 14 gemessenen seismischen Signalwerte.

Das Aufklärungsergebnis wird mit Hilfe der Sende- und Emp­ fangsvorrichtung 17 über einen Satelliten 21 (Fig. 2) oder eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Re­ laisstation (z. B. eine Drohne etc.) an eine außerhalb des Ge­ fechtsfeldes befindliche Datenverarbeitungsvorrichtung 22 z. B. eines Feuerleitrechners übermittelt.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt, bei dem die Aufklärungssonde 1 direkt mit einem ge­ lenkten Geschoß 23 kommuniziert, d. h., die zielrelevanten Daten zwecks Flugbahnkorrektur auf eine Datenverarbeitungs­ vorrichtung 24 des Geschosses 23 überträgt.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zur genaueren Ortung der Ziele 20 durch Kreuzpeilung zwei in dem entsprechenden Gefechtsfeld befindliche und miteinander vernetzte Aufklärungssonden 1, 1' vorhanden sind.

Fig. 5 gibt schematisch die gleichzeitige Ausbringung von drei Aufklärungssonden 1-1" durch ein Trägergeschoß 25, z. B. eine Rakete, wieder. Dabei wird das Antriebsteil 26 der Rakete 25 bei Erreichen vorgegebener Koordinaten von seinem vordersei­ tig angeordneten Trägerteil 27 abgetrennt und das Trägerteil mittels eines Fallschirmes 28 abgebremst. Anschließend werden die Aufklärungssonden 1-1" aus dem Trägerteil 27 ausgesto­ ßen. Die einzelnen Sonden werden dann zunächst durch ihren jeweiligen Bremsfallschirm 4 abgebremst und nach Abtrennen dieses Fallschirms mit ihrem Landefallschirm 5 auf dem Erd­ boden abgesetzt. Nach dem Abtrennen der Fallschirmkassette 3 richten sich die Sonden 1-1" dann automatisch durch Aktivie­ rung ihres jeweiligen Airbags 7 auf.

Zur Abstandsbestimmung können zwischen Sonde und Ziel statt akustischer Sensoren auch vorzugsweise im oberen Teil des Gehäuses der Aufklärungssonde angeordnete Radarsensoren verwendet werden. Auch ist es möglich, zur genauen Identifikation des Zieles eine dem Peilwinkel folgende schwenkbare IR-Kamera an der Sonde anzuordnen.

Bezugszeichenliste

1-1

" Aufklärungssonden, Sonden

2

Gehäuse

3

Fallschirmkassette, Kassette

4

Bremsfallschirm

5

Landefallschirm

6

Stützbein

7

Airbag, Antrieb

8

Gasgenerator

9

akustischer Sensor, Mikrofon

9

' Auslegerarm

10

Längsachse

11

GPS-Navigationssystem

12

Magnetfeldsensor

13

Neigesensor

14

Seismischer Sensor

15

elektronische Auswertevorrichtung

16

Antenne

17

Sende- und Empfangsvorrichtung

18

Batterie

19

Erdboden

20

Ziel, Panzer, Schallquelle

21

Satellit

22

Datenverarbeitungsvorrichtung

23

Geschoß

24

Datenverarbeitungsvorrichtung

25

Trägergeschoß, Rakete

26

Antriebsteil

27

Trägerteil

28

Fallschirm

Claims (8)

1. Aufklärungssonde, die als abwerfbarer Lastkörper von einem Trägergeschoß (25) in einen zu überwachenden Raum, z. B. ein Gefechtsfeld verbringbar ist, und die nach dem Aufsetzen auf dem Erdboden (19) aufklärungsrelevante Informationen an eine abgesetzte Datenverarbeitungs­ vorrichtung (22, 24) drahtlos überträgt, wobei die Aufklärungssonde (1-1") folgende Baugruppen umfaßt:
ein Gehäuse (2) mit oberseitig an dem Gehäuse an­ geordneten Brems- und/oder Landefallschirm (4, 5) und unterseitig mehreren über den Umfang gleich­ mäßig verteilt aufklappbaren Stützbeinen (6) sowie einem Antrieb (7) zum gleichzeitigen Aufklappen der Stützbeine (6) nach dem Auftreffen der Sonde (1-­ 1") auf dem Erdboden (19),
zur genauen Positions- und Lagebestimmung der Sonde (1-1") ein GPS-Navigationssystem (Global Positio­ ning System) (11), mindestens einen Magnetfeldsen­ sor (12) und mindestens einen Neigesensor (13),
mindestens drei gleichmäßig über den Umfang ver­ teilt angeordnete akustische- und/oder Radar-Sen­ soren (9) zum Anpeilen möglicher Ziele (20),
eine mit den Sensoren (9, 11-13) verbundene elek­ tronische Auswertevorrichtung (15) zu deren be­ stimmungsgemäßen Aktivierung sowie zur Auswertung der gemessenen Sensorsignale,
eine Sende- und Empfangsvorrichtung (17) zur Kom­ munikation der Sonde (1-1") mit der abgesetzten Datenverarbeitungsvorrichtung (22, 24) und/oder mit weiteren im Gefechtsfeld abgesetzten Aufklärungs­ sonden (1-1"),
mindestens eine Batterie (18) zur Stromversorgung der einzelnen Baugruppen (7, 9, 11-13, 17) der Sonde (1-1").
2. Aufklärungssonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Brems- und/oder Landefallschirm (4, 5) in einer separaten, abwerfbaren Kassette (3) an dem Gehäuse (2) der Sonde (1-1") angeordnet ist.
3. Aufklärungssonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sonde (1-1") sechs Stützbeine (6) umfaßt.
4. Aufklärungssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Antrieb (7) zum Aufklappen der Stützbeine (6) um einen Airbag han­ delt, der im aufgeblasenen Zustand eine zur Längsachse (10) des Gehäuses (2) der Sonde (1-1") kreisringförmige Form aufweist und in diesem Zustand gegen die Stützbeine (6) drückt, derart, daß gleichzeitig alle Stützbeine (6) aufgeklappt werden und anschließend in ihrer Endstellung verrasten.
5. Aufklärungssonde nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sonde (1-1") sechs akustische Senso­ ren (9) umfaßt, wobei jedem Stützbein (6) ein an einem ausklappbaren Auslegerarm (9') befindlicher akustischer Sensor (9) zugeordnet ist und alle Sensoren (9) auf einem Kreis liegen, dessen Mittelpunkt durch die Längsachse (10) des Gehäuses (2) der Sonde (1-1") ge­ bildet wird.
6. Aufklärungssonde nach einem der Anspruche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sonde (1-1") zusätzlich zu den akustischen Sensoren (9) mindestens einen eben­ falls mit der elektronischen Auswertevorrichtung (15) verbundenen seismischen Sensor (14) umfaßt.
7. Aufklärungssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sonde (1-1") zur Ziel­ klassifikation mindestens eine an dem Gehäuse (2) an­ geordnete IR-Kamera umfaßt, deren Bilder in der elek­ tronischen Auswertevorrichtung (15) verarbeitet werden.
8. Aufklärungssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die abgesetzte Datenverarbei­ tungsvorrichtung (24) in einem Flugkörper (23) angeord­ net ist, welcher ein mit der Aufklärungssonde (1-1") geortetes Ziel (20) bekämpfen soll.
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