DE19943186C2

DE19943186C2 - Verfahren und Vorrichtungen zur adaptiven Tarnung von Zielen vor externen Sensoren

Info

Publication number: DE19943186C2
Application number: DE1999143186
Authority: DE
Inventors: Joachim H Kaiser
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: DE50011833D1; EP1083400B1; EP1245920B1; ES2247995T3; DE19943186A1; EP1245920A3; EP1083400A2; ES2251543T3; EP1083400A3; EP1245920A2; DE50011612D1

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur adaptiven Tarnung von Zielen, insbesondere von Fahrzeugen, Schiffen und Fluggeräten, mit einer Zieloberfläche vor externen Sensoren.

Die DE 34 01 919 A1 beschreibt einen Tarnungsprojektor, der von einer Kamera angesteuert wird. Die Kamera filmt die aus der Sicht des Betrachters vom Ziel verdeckte Hintergrundfläche, die zeitgleich und bezüglich der Größe angepaßt auf die Oberfläche des Ziels projiziert wird. Alternativ wird vorgeschlagen, die Hintergrundinformation mittels innenliegender Projektoren auf die halbtransparent ausgeführte Zieloberfläche zu projizieren. Bei Verwendung geeigneter Projektoren kann auf diese Weise eine schnelle, auch räumlich und zeitlich variierende Einstellung der vom Ziel ausgehenden Strahldichte erreicht werden. Gegen eine Verschmutzung der Oberfläche ist allerdings nur die Variante mit den außenliegenden Projektoren geschützt. Bei innenliegenden Projektoren muß die Zieloberfläche halbtransparent bleiben. Eine Verträglichkeit mit Maßnahmen zur Radartarnung ist bei innenliegenden Projektoren nur bedingt gegeben, da hierbei im sichtbaren Spektralbereich halbtransparente Radarabsorber benötigt würden. Darüber hinaus berücksichtigt diese Druckschrift nicht die militärisch bedeutsamen Spektralbereiche IR und UV.

Aus der DE 34 01 919 A1 ist eine Tarnungsvorrichtung bekannt, bei der ein Kamera die vor dem zu tarnenden Objekt befindliche Umgebund filmt und eine Stuererung aus dem übermittelten Bild einen der Größe des zu tarnenden Fahrzeugs entsprechenden Teil heraus. In Abhängigkeit dessen projizieren Projektoren die überbermittelten Bildstücke auf eine halbtransparente Platte, um einen Tarneffekt zu erzielen.

Aus der DE 32 17 336 A1, der DE 32 17 977 A1 und der DE 33 10 616 A1 sind weitere Maßnahmen zur Tarnung von Objekten gegen einer Ortung desselben durch elektromagnetische Strahlung.

Zum Erfassen von Tarnkappenobjekten ist aus der DE 197 15 209 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die lumineszierendes Material verwenden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tarnung von Zielen anzugeben, die in Bezug auf elektrooptische Sensoren effektiv ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 3, 8 und 10 gelöst. Weiter Ausfürhungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß aufgrund der Frequenzumsetzung des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichts, auf das die erfassenden Sensoren üblicherweise nicht reagieren, die Entdeckung des Ziels über die Lichtquellen ausgeschlossen ist. Weiterhin ist es möglich, auch mehrspektrale Sensoren zu täuschen. Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung, das Ziel sowohl von außen wie im Bereich der Oberflächenschicht selbst mit dem für die Tarnung notwendigen Licht zu versorgen.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine Zieltarnung mit außenliegenden Lichtquellen,

Fig. 2: eine Zieltarnung mit integrierten Lichtquellen.

In der Fig. 1 ist ein Teil der Zieloberfläche 1 eines nicht näher bestimmten Ziels dargestellt. An zielabhängig geeigneten Orten sind außerhalb der Zieloberfläche 1 eine oder mehrere Lichtquellen 2 angeordnet. Die Anordnung erfolgt bevorzugt so, daß die Lichtquelle 2 aus dem Bereich, in dem eine Beobachtung mit externen Sensoren 3 erwartet wird, nicht direkt einsehbar ist. Diese Lichtquellen emittieren Licht in einem kurzwelligeren Spektralbereich, als der Sensor 3 registrieren kann. Das Licht der Lichtquellen 2 trifft auf die vom Sensor 3 beobachtete Zieloberfläche 1. Diese Zieloberfläche ist mit einer fluoreszierenden Beschichtung 4 versehen, die das auffallende Licht in ein langwelligeres, vom Sensor 3 erfaßbares Licht umwandelt. Fluoreszierende Beschichtungen stören in der Regel die ebenfalls notwendigen Tarnmaßnahmen gegen Radarstrahlung nicht, da sie üblicherweise weder elektrisch leitend noch mikrowellenabsorbierend ausgeführt sind. Durch geeignete bordeigene Sensoren, die auf der in Fig. 1 dargestellten Zieloberfläche 1 gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, werden die Strahldichte des Hintergrundes gemessen. Weiterhin wird die vom Ziel selbst ausgehende Strahldichte ermittelt. der Vergleich beider Werte führt zu einer Stellgröße für die Helligkeit der das Ziel beleuchtenden Lichtquellen 2.

Bei der Festlegung der Lichtquellenpositionen muß die vornehmlich erwartete Beobachtungsrichtung der Sensoren auf das Ziel berücksichtigt werden. So ist beispielsweise eine Beleuchtung der Oberseite eines Flugzeuges bei anzunehmender Beobachtung durch Bodensensoren nicht notwendig. Wenn Teile der vom erwarteten Sensor 3 einsehbaren Zieloberfläche 1 nur schlecht ausgeleuchtet werden können, so muß die entsprechende Flächengröße in Relation zur gesamten Zieloberfläche gesetzt werden. Wenn dagegen die nicht beleuchtbare Fläche klein gegenüber der gesamten Zieloberfläche oder die Auflösung des Sensors 3 ist, kann unter Umständen auf weitere Anstrengungen zur Ausleuchtung verzichtet werden.

Eine hier nicht näher beschriebene Voraussetzung ist die Tarnung im IR-Bereich, deren Ausführungsformen hinreichend bekannt sind. Für eine Nutzung im IR-Bereich muß die von der Zieloberfläche emittierte Strahldichte durch Kühlung und thermische Isolation zunächst unter die kleinste zu erwartende Hintergrund-Strahldichte gebracht werden. Dann kann durch Beleuchtung mit entsprechenden IR-Lichtquellen die Zieloberfläche 1 in allen Situationen dem IR-Hintergrund angepaßt werden. Diese Art der IR-Tarnung nützt die Vorteile der Temperatursteuerung hinsichtlich größerer Flexibilität und schneller Variation der Strahldichte. Bei Benutzung abgesetzter Lichtquellen ist sie auch im Falle verschmutzter Zieloberfläche noch wirksam.

Soll die Tarnmaßnahme nicht nur für ein schmales Wellenlängenintervall wirksam sein, so müssen entsprechend breitbandigere oder mehrfrequente Lichtquellen verwendet werden. die zur Ermittlung der Stellgröße für die Beleuchtungshelligkeit notwendigen bordeigenen Sensoren müssen dann ebenfalls mehrfarbig oder breitspektral ausgeführt werden. eine derartige Ausrüstung ist erforderlich, wenn der beobachtende Sensor 3 beispielsweise zwei IR-Bereiche nutzt oder zusätzliche UV-Sensoren zu einer Erhöhung der Detektionssicherheit heranzieht.

Falls durch die Bauart des Ziels bedingt die Lichtquellen nicht an Stellen angebracht werden können, die für den Sensor 3 uneinsehbar sind, so schafft die in Fig. 2 dargestellte Lösung Abhilfe. Die Beschichtung 5 ist hierbei lichtleitend ausgeführt. Die Einspeisung des zu emittierenden Lichts erfolgt indirekt entweder durch Einkopplung von innen durch die Außenstruktur 1 des Ziels oder mittels seitlicher Einkoppelung des Lichts der Lichtquelle 2 wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Die Auskoppelung des zur Täuschung des Sensors 3 benötigten Lichts erfolgt entweder an diskreten Stellen 6 oder flächig verteilt an der Außenseite der Oberflächenschicht 5. Als Lichtquellen können beispielsweise großflächige Leuchtdioden aus photoelektrischen Polymeren dienen. Für die Oberflächenschicht eignen sich Materialien wie Elektroluminiszenzfolien oder in besonderer Weise Matten aus Lichtleitfasern. Letztere zeichnen sich durch ihre Verträglichkeit mit Radartarnmaßnahmen aus.

Die Beleuchtung der Zieloberfläche kann durch steuerbare Blenden auch zur Erzeugung von Mustern, die zusammen mit der Helligkeitsregelung auch räumlich und zeitlich variiert werden können, verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich Hintergrundmuster imitieren, um dem Sensor 3 die Ortung des Ziels zu erschweren. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die Auswertealgorithmen von Sensoren zu täuschen. Erreicht beispielsweise eine Rakete eine große Nähe zum erfaßten Ziel, so beschränkt sich das Blickfeld des IR-Suchkopfes der Rakete ausschließlich auf die Zieloberfläche. In dieser Situation kann ein für den Sensor 3 signifikanter Leuchtfleck erzeugt werden, der in der Schlußphase des Anfluges derart über die Zieloberfläche geführt wird, daß die Rakete - ihm nachfolgend - am Ziel vorbeigeführt wird. Eine geeignete Führung des signifikanten Leuchtflecks ist eine stark beschleunigte Bewegung quer zur Anflugrichtung der Rakete bis hin zum Rand der vom Raketensensor 3 aus gesehenen Zielprojektion.

Claims

1. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) durch Verwendung externer Lichtquellen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Positionieren externer Lichtquellen (2) derart, daß die Zieloberfläche (1) in einem von der von der Lichtstärke und von der Einfallsrichtung der externen Sensoren (3) beleuchtet wird, wobei die Lichtquellen (2) abhängig von der Einfallsrichtung für den externen Sensor (3) nicht sichtbar ist,
- Bestrahlen der Zieloberfläche (1) mit kurzwelligem Licht, die eine fluoreszierende Beschichtung (4) zur Umwandlung des kurzwelligen Lichts in langwelligeres Licht aufweist, wobei die Helligkeit aufgrund eines Vergleichs zwischen der gemessenen Strahldichte des Hintergrundes des Ziels, die in der zu erwartenden Blickrichtung der externen Sensoren (3) auftritt, und der vom Ziel ausgehenden Strahldichte eingestellt wird.

2. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die externen Lichtquellen (2) Licht im IR-Spektralbereich abstrahlt, wobei die von der Zieloberfläche (1) emittierte Strahldichte durch Kühlung und thermische Isolation der Zieloberfläche (1) unter die kleinste zu erwartende Hintergrund-Strahldichte gebracht wird.

3. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) durch Verwendung externer Lichtquellen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Positionieren externer Lichtquellen (2) derart, daß die Zieloberfläche (1) in einem von der von der Lichtstärke und von der Einfallsrichtung der externen Sensoren (3) beleuchtet wird, wobei die Lichtquellen (2) abhängig von der Einfallsrichtung für den externen Sensor (3) nicht sichtbar ist,
- Einkopplung von Licht in eine auf der Zieloberfläche (1) angeordneten Oberflächenschicht (5) aus lichtleitendem Material zur Leitung des Lichts aufweist und Auskopplung auf der Außenseite (6) der Oberflächenschicht (5), wobei die Helligkeit aufgrund eines Vergleichs zwischen der gemessenen Strahldichte des Hintergrundes des Ziels, die in der zu erwartenden Blickrichtung der externen Sensoren (3) auftritt, und der vom Ziel ausgehenden Strahldichte eingestellt wird.

4. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteinkopplung direkt und/oder auf der Innenseite der Oberflächenschicht (5) erfolgt.

5. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) nach dem Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtauskopplung an diskreten Stellen mit Hilfe von Blenden und/oder Filter zur gezielten lokalen Beeinflussung der ausgekoppelten Lichtstrahlung erfolgt.

6. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der externen Lichtquellen (2) zumindest eine lokale Helligkeitsüberhöhung auf der Oberfläche (1) des Ziels erzeugt wird und dieser derart über die Zieloberfäche geführt wird, daß der externe Sensor getäuscht wird.

7. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) nach dem Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtauskopplung flächig verteilt an der Außenseite der Oberflächenschicht (5) erfolgt.

8. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lichtauskopplung großflächige Leuchtdioden aus photoelektrischen Polymeren verwendet werden.

9. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) nach dem Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberflächenschicht (5) wenigstens eine Lage von lichtleitfähigen Fasern vorgesehen ist.

10. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Zielen mit einer Zieloberfläche (1) vor externen Sensoren (3) nach dem Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lichtauskopplung Elektrolumeneszensfolien verwendet werden.

11. Adaptive Tarneinrichtung für Ziele mit einer Zieloberfläche (1) zur Tarnung vor externen Sensoren (3) durch Verwendung externer Lichtquellen zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
Externe Lichtquellen (2) zur Beleuchtung der Zieloberfläche (1),
eine Zieloberfläche (1) mit einer fluoreszierenden Beschichtung (4) zur Umwandlung von kurzwelligem in langweiliges Licht,
eine Vergleichseinrichtung zur Durchführung eines Vergleichs zwischen der gemessenen Strahldichte des Hintergrundes des Ziels, die in der zu erwartenden Blickrichtung der externen Sensoren (3) auftritt, und der vom Ziel ausgehenden Strahldichte, um die Lichtstärke der externen Lichtquellen einzustellen.

12. Adaptive Tarneinrichtung für Ziele mit einer Zieloberfläche (1) zur Tarnung vor externen Sensoren (3) durch Verwendung externer Lichtquellen zur Durchführung des Vefahrens nach dem Anspruch 3, gekennzeichnet durch:
Externe Lichtquellen (2) zur Beleuchtung der Zieloberfläche (1),
eine Zieloberfläche (1) und eine auf der Zieloberfläche (1) angeordnete Oberflächenschicht (5) aus lichtleitendem Material zur Leitung des von den externen Lichtquellen in diese eingekoppelten Lichts, das auf der Außenseite (6) der Oberflächenschicht (5) ausgekoppelt wird, wobei die Helligkeit des ausgekoppelten Lichts aufgrund eines Vergleichs zwischen der gemessenen Strahldichte des Hintergrundes des Ziels, die in der zu erwartenden Blickrichtung der externen Sensoren (3) auftritt, und der vom Ziel ausgehenden Strahldichte eingestellt wird.