DE19942139A1 - Flugkörper-Missionseinheit - Google Patents
Flugkörper-MissionseinheitInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/007—Preparatory measures taken before the launching of the guided missiles
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Abstract
Auf eine Flugkörper-Missionseinheit sind Sensoren (12, 14, 16) für Zielbewegung und Eigenbewegung des Flugkörpers (42) aufgeschaltet. Die Flugkörper-Missionseinheit enthält Mittel (24) zur Situations-Bewertung und -Analyse, und in welcher für die Mission des Flugkörpers relevante Daten und/oder Fakten als Wissen einschließlich charakteristischer Daten (30) über die Fähigkeiten des Flugkörpers und/oder Daten und/oder Fakten (28) über die Eigenschaften potentieller Ziele des Flugkörpers gespeichert sind. Diese Fakten und/oder Daten sind zusammen mit den Ergebnissen der Situations-Bewertung und -Analyse auf Mittel (26, 38) zur Erzeugung von Plänen für Aktionen und daraus zur Erzeugung von Entscheidungs-Kriterien aufgeschaltet. Die Mittel (26) zur Erzeugung von Plänen für Aktionen enthalten Mittel (32) zur Situations-Vorhersage. Die Ergebnisse der Situations-Vorhersage sind auf Mittel (34) zur Berechnung von Flugkörper-Reichweiten (40, 40A, 40B) ggf. in bezug auf das Ziel (10) oder ggf. verschiedene Ziele ggf. für verschiedene verfügbare Flugkörpertypen aufgeschaltet. Die Ergebnisse der Berechnung sind auf optimale Inferenzmittel (38) zur Erzeugung von Reaktionsvorschlägen (46) aufgeschaltet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Flugkörper-Missionseinheit, auf welche Sensoren für
Zielbewegung und Eigenbewegung des Flugkörpers aufgeschaltet sind, mit Mitteln zur
Situations-Bewertung und -Analyse und in welcher für die Mission des Flugkörpers
relevante Daten und/oder Fakten als Wissen einschließlich charakteristischer Daten über
die Fähigkeiten des Flugkörpers und/oder Daten und/oder Fakten über die Eigenschaften
potentieller Ziele des Flugkörpers gespeichert sind, welche auf Mittel zusammen mit den
Ergebnisse der Situations-Bewertung und Analyse auf Mittel zur Erzeugung von Plänen
für Aktionen und daraus zur Erzeugung von Entscheidungs-Kriterien aufgeschaltet sind.
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 oder mehrere Ziele
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.
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.
Es ist bekannt (DE 197 16 025 A1), in das Netzwerk der Missions-Avionik der Plattform,
also z. B. des Kampfflugzeugs, für jeden Flugkörper eine flugkörperspezifische
Flugkörper-Missionseinheit einzubauen. 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. Statt
flugkörperspezifischer Missionseinheiten kann bei der DE 197 16 025 A1 die
Missionsavionik auch nur eine einzige Missionseinheit enthalten, in welcher die
Funktionen der einzelnen, flugkörperspezifischen Einheiten integriert sind. Vorzugsweise
ist aber die oder jede Flugkörper-Missionseinheit in dem zugehörigen Flugkörper
angeordnet und mit der Plattform über eine standardisierte Schnittstelle verbunden. 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.
Die Erfindung bezieht sich auf eine vorteilhafte Ausbildung einer Flugkörper-
Missionseinheit der eingangs genannten Art, wie sie durch die DE 197 16 025 A1
bekannt ist, und insbesondere auf die Ausbildung der Mittel zur Erzeugung von Plänen
für Aktionen.
Erfindungsgemäß enthalten die Mittel zur Erzeugung von Plänen für Aktionen Mittel zur
Situations-Vorhersage.
Es sind Fakten und Daten über die Eigenschaften von potentiellen Zielen, z. B. von
verschiedenen feindlichen Flugzeugtypen gespeichert. Die Anzahl der in Frage
kommenden Flugzeugtypen ist begrenzt. Deren Eigenschaften und übliche, für den
betreffenden Flugzeugtyp charakteristische Luftkampftaktiken sind bekannt. Daher kann
aus der Situations-Bewertung, die wiederum aus den Signalen der verschiedenen
Sensoren gewonnen wird und z. B. den Flugzeugtyp des Ziels und die relativen Positions-
und Bewegungszustände von Ziel und Flugkörper oder Träger liefern, abgeschätzt
werden, wie diese Situation sich in Zukunft entwickeln wird. Es kann also z. B. durch die
Flugkörper-Missionseinheit u. U. ohne Mitwirkung des Piloten abgeschätzt werden,
welches Ausweichmanöver das feindliche Flugzeug bei der bewerteten Situation
ausführen wird und wie sich andererseits das eigene Flugzeug oder der Flugkörper
bewegen wird. Der Pilot wird von diesen Aufgaben entlastet.
Vorteilhafterweise sind die Ergebnisse der Situations-Vorhersage auf Mittel zur
Berechnung von Flugkörper-Reichweiten ggf. in bezug auf das Ziel oder ggf.
verschiedene Ziele ggf. für verschiedene verfügbare Flugkörpertypen aufgeschaltet.
Aus der Vorhersage der zukünftigen Veränderung der Situation kann die Flugkörper-
Missionseinheit erkennen und ggf. dem Piloten sichtbar machen, ob das Ziel von einem
abgeschossenen Flugkörper bei dem Flugzustand der Plattform (des eigenen Flugzeugs)
erfaßt werden kann oder nicht. Trägt die Plattform mehrere Flugkörper verschiedener
Typen, so kann von der Flugkörper-Missionseinheit ermittelt werden, welcher dieser
Flugkörper mit den besten Aussichten auf Erfolg abgeschossen werden sollte.
Bei einer bevorzugten Ausführung sind die Ergebnisse der Berechnung auf optimale
Inferenzmittel zur Erzeugung von Reaktionsvorschlägen aufgeschaltet.
Diese Inferenzmittel sind vorzugsweise von einer lernfähigen, geeignet trainierten neuro
fuzzy Struktur gebildet. Sie enthalten "Regeln" etwa in der Form: "Wenn das Ziel ohne
weitere Manöver des Flugzeugs im Schußbereich des Flugkörpers ist, dann feure den
Flugkörper ab", "Wenn das Ziel geringfügig außerhalb des Schußbereichs des
Flugkörpers ist, dann führe dieses oder jenes Flugmanöver aus, um das Ziel in den
Schußbereich des Flugkörpers zu bringen" usw. Die Eingaben "innerhalb" oder
"geringfügig außerhalb" sind dabei linquistische Eingaben, die durch "Fuzzy-Logic"
erfaßt werden. Die Inferenzmittel geben dem Piloten Empfehlungen zum Handeln.
Durch die beschriebenen Maßnahmen wird der sog. "Recognize-Act-Cycle", also die
Zeitspanne zwischen dem Erkennen einer Situation und der Reaktion darauf erheblich
verkürzt. Das kann in einem Luftkampf wesentlich sein für das Überleben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die
zugehörige Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung ist ein Blockdiagramm einer Struktur des Ablaufs vom Erkennen eines
Ziels bis zur Reaktion durch den Piloten oder ein "Entscheidungselement" im Falle eines
unbemannten Trägers.
In der Figur ist mit 10 ein Ziel, im vorliegenden Fall ein feindliches Kampfflugzeug,
bezeichnet. Mit 12 sind Sensoren bezeichnet. Diese Sensoren 12 enthalten einen Sucher
14 sowie Inertialsensoren 16 zur Bestimmung der Eigenbewegung des Ziels 10. Der
Sucher 14 erfaßt die Bewegung des Ziels 10 relativ zu dem Flugkörper. Die Bewegung
des Ziels ist durch einen Block 18 symbolisiert. Die Eigenbewegung des Flugkörpers ist
durch einen Block 20 dargestellt. Der Sucher 14 enthält eine Mehrzahl unterschiedlicher
Sensoren. Der Sucher kann u. U. mehrere Objekte gleichzeitig "sehen".
Auf Grund der von den verschiedenen Sensoren des Suchers für die verschiedenen
Objekte und potentiellen Ziele gelieferten Daten erfolgt durch Bildverarbeitung eine
Detektion der Objekte, also eine Feststellung wo sich ein Objekt befindet. Ferner erfolgt
eine Identifikation der Objekte hinsichtlich Freund/Feind-Erkennung. Durch Vergleich
mit Bildstrukturen z. B. bekannter Flugzeugtypen mit den von bildauflösenden Sensoren
gelieferten Bildstrukturen wird die Art des Objekts festgestellt. Weiterhin werden die
Bewegungsstrukturen oder Spuren der Objekte verfolgt. Die Objekte werden klassifiziert,
so daß potentielle Ziele herausgesucht werden. Die Das ist durch einen Block 22
dargestellt.
Das Ergebnis dieser Detektierung, Identifizierung und Klassifizierung wird auf Mittel 24
zur Situations-Erkennung und -Analyse "aufgeschaltet". Diese Mittel 24 erkennen aus der
Klassifizierung der Objekte eine bestimmte Situation, etwa: "Ein Flugzeug vom Typ X
fliegt eine Kurve nach links oben".
Die Flugkörper-Missionseinheit enthält weiterhin Mittel 26 zur Erzeugung von Plänen
und Aktionen. Diese Mittel 26 umfassen die Elemente 28, 30, 32, 34, 36 und 38 in der
Figur.
Block 28 ist eine Datenbank, in welcher Kenntnisse über potentielle Ziele gespeichert
sind. Es ist bekannt, welche Flugeigenschaften ein Flugzeug vom Typ X besitzt und
welche Luftkampftaktiken in einer bestimmten Situation üblicherweise mit einem
Flugzeug vom Typ X angewandt werden. Wenn das Ziel als Flugzeug vom Typ X und
die Situation erkannt ist, dann kann man daraus abschätzen, wie sich das Ziel in der
nächsten Zukunft voraussichtlich verhalten wird.
In ähnlicher Weise ist in einer durch Block 30 dargestellten Datenbank abgespeichert,
welche Eigenschaften und Fähigkeiten der vom eigenen Flugzeug abzuschießende
Flugkörper oder jeder einzelne von verschiedenen verfügbaren Flugkörpern besitzt.
Daraus läßt sich eine Situations-Vorhersage treffen. Das ist durch Block 32 dargestellt.
Aus dieser Situations-Vorhersage läßt sich berechnen, wie das Ziel zu dem Reichweite-
Bereich 40 des Flugkörpers bzw. zu den Reichweite-Bereichen 40, 40A und 40B
verschiedener verfügbarer Flugkörper liegt. Das ist in der Figur durch den Block 34
dargestellt. Block 36 symbolisiert die Auswertung der Ergebnisse der durch Block 34
dargestellten Berechnungen. Das Ergebnis dieser Auswertung ist auf Inferenzmittel 38
"aufgeschaltet".
Diese Inferenzmittel 38 sind von einer lernfähigen, geeignet trainierten neurofuzzy
Struktur gebildet. Sie enthalten "Regeln" etwa in der Form: "Wenn das Ziel ohne weitere
Manöver des Flugzeugs im Schußbereich des Flugkörpers ist, dann feure den Flugkörper
ab", "Wenn das Ziel geringfügig außerhalb des Schußbereichs des Flugkörpers ist, dann
führe dieses oder jenes Flugmanöver aus, um das Ziel in den Schußbereich des
Flugkörpers zu bringen" usw. Die Eingaben "innerhalb" oder "geringfügig außerhalb"
sind dabei linquistische Eingaben, die durch "Fuzzy-Logic" erfaßt werden. Die
Inferenzmittel 38 geben dem Piloten oder dem Entscheidungs-Element 44 Empfehlungen
zum Handeln. Diese Empfehlungen sind in der Figur durch ein Parallelogramm 46
dargestellt.
Claims (4)
1. Flugkörper-Missionseinheit, auf welche Sensoren (12, 14, 16) für Zielbewegung und
Eigenbewegung des Flugkörpers (42) aufgeschaltet sind, mit Mitteln (24) zur
Situations-Bewertung und -Analyse, und in welcher für die Mission des
Flugkörpers relevante Daten und/oder Fakten als Wissen einschließlich
charakteristischer Daten (30) über die Fähigkeiten des Flugkörpers und/oder Daten
und/oder Fakten (28) über die Eigenschaften potentieller Ziele des Flugkörpers
gespeichert sind, welche zusammen mit den Ergebnisse der Situations-Bewertung
und Analyse auf Mittel (26, 38) zur Erzeugung von Plänen für Aktionen und daraus
zur Erzeugung von Entscheidungs-Kriterien aufgeschaltet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel (26) zur Erzeugung von Plänen für Aktionen
Mittel (32) zur Situations-Vorhersage enthalten.
2. Flugkörper-Missionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ergebnisse der Situations-Vorhersage auf Mittel (34) zur Berechnung von
Flugkörper-Reichweiten (40, 40A, 40B) ggf. in bezug auf das Ziel (10) oder ggf.
verschiedene Ziele ggf. für verschiedene verfügbare Flugkörpertypen aufgeschaltet
sind.
3. Flugkörper-Missionseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ergebnisse der Berechnung auf optimale Inferenzmittel (38) zur Erzeugung von
Reaktionsvorschlägen (46) aufgeschaltet sind.
4. Flugkörper-Missionseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktionsvorschläge auf eine Mensch-Maschine-Schnittstelle aufgeschaltet sind.
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