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"Einrichtung zur automatischen Verbandslageerfassung" Die Erfindung
bezieht sich auf eine Einrichtung zur automatischen Verbandslageerfassung für eine
einen Verband aus mehreren beweglichen Objekten führende Kommandostelle.
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In der Marine ist es üblich, auf einem einen Verband aus mehreren
Kampfschiffen führenden Kommandoschiff die Lage der einzelnen zu dem Verband gehörenden
Schiffe im Verhältnis zu dem Kommandoschiff anzuzeigen, um damit jederzeit einen
Überblick über die Lage des Gesamtverbandes zu haben. Jedoch ist eine derartige
Verbandslageerfassung nicht nur für Wasserfahrzeuge möglich, sondern es ist durchaus
denkbar, daß auch eine andere Kommandostelle, beispielsweise der Kommandohubschrauber
eines Hubschraubergeschwaders über die jeweilige Lage der einzelnen, zu dem Verband
oder Geschwader gehörenden Fahrzeuge informiert sein will.
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Wenn eine derartige Verbandslageerfassung weitgehend automatisch,
d.h. ohne Eingreifen von Bedienungspersonal durchgeführt werden soll, dann ergibt
sich die Notwendigkeit, dabei aktive Ortungsniittel, beispielsweise Radar oder dergleichen
zu verwenden.
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Der Nachteil des Einsatzes derartiger aktiver Ortungsmittel besteht
jedoch darin, daß diese auch von dem Gegner erkannt werden können, so daß diesem
leicht die eigene Stellung verraten wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist daher darin zu sehen,
eine Einrichtung zur automatischen Verbandslageerfassung anzugeben, bei der möglichst
lange mit passiven Ortungsmitteln gearbeitet wird und die Verwendung von aktiven
Ortungsmitteln auf einen möglichst geringen Zeitraum eingeschränkt wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
ein schwenkbares Wärmeziel-Erfassungsgerät, das die in der Umgebung befindlichen
Objekte durch Auffangen ihrer Wärmestrahlung mit Hilfe von wärmestrahlungsempfindlichen
Detektoren als Wärmeziele erfaßtlund ein in der Schwenkbewegung mit dem Wärmeziel-Erfassungsgerät
gekoppeites Entfernungsmeßgerät vorgesehen ist, das bei Erfassung eines wärmestrahlenden
Objektes in Betrieb gesetzt wird und durch gezielte Aussendung von Meßimpulsen und
Auffangen der von den Objekten zurückgeworfenen Echos deren Entfernung ermittelt.
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Die beiden Geräte, die gemäß der Erfindung zur automatischen Verbandslageerfassung
verwendet werden sollen, sind an sich schon bekannt. So ist beispielsweise ein Wärmeziel-Erfassungsgerät,
das mit Hilfe von wärmestrahlungsempfindlichen Detektoren in der Umgebung befindliche
Wärmeziele erfaßt, beispielsweise durch die DT-AS 2 018 137 vorgeschlagen. Mit Hilfe
eines derartigen Gerätes läßt sich auf völlig passive Art und Weise, d.h. ohne aktive
Aussendung von zur Ortung genutzten Impulsen, die Winkellage eines in der Umgebung
befindlichen wärmestrahlenden
Objektes ermitteln. Die hier aufzufassenden
Objekte, d.h.
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Schiffe, Hubschrauber oder dergleichen weisen zumindest einige Partien
auf, die gegenüber der Umgebung eine höhere Temperatur aufweisen und damit als Wärmeziele
dienen können.
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Die wärmestrahlungsempfindlichen Detektoren sind andererseits so empfindlich,
daß die Wärmestrahlung derartiger Objekte aus einem gewünschten, zur Darstellung
zu bringenden Entfernungsbereich leicht erfaßt werden kann.
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Die Erfindung sieht nun vor, daß erst dann, wenn ein in der Umgebung
befindliches wärmestrahlendes Objekt von dem kontinuierlich die Umgebung abtastenden
Wärmeziel-Erfassungsgerät aufgefaßt worden ist, das Entfernungsmeßgerät zur Ermittlung
der Entfernung des Objektes in Betrieb gesetzt wird. Dieses Entfernungsmeßgerät
führt dazu synchron mit dem Wärmeziel-Erfassungs gerät Schwenkbewegungen aus, so
daß in dem Moment, wo das Wärmeziel-Erfassungsgerät ein Objekt erfaßt, auch das
Entfernungsmeßgerät auf dieses Ziel ausgerichtet ist. Durch gezielte Aussendung
von Meßimpulsen und Messung der Zeit bis zum Eintreffen der von den Objekten zurückgeworfenen
Echos läßt sich leicht deren Entfernung ermitteln. Ein Beispiel für ein derartiges
Meßgerät ist das auch von der Erfindung bevorzugt verwendete, an sich bekannte -Laser-Entfernungsmeßgerät,
bei dem verhältnismäßig scharf gebündelte Laserimpulse von einem Sender ausgesendet
werden und in einem besonderen Empfangsgerät die aus der Umgebung zurückgeworfenen
Impulse empfangen werden.
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Obwohl das Entfernungsmeßgerät als optisch aktives Ortungsmittel anzusehen
ist, treten jedoch bei der erfindungsgemäßen Verwendung dieses Gerätes zur Verbandslageerfassung
die zuvor genannten Nachteile nicht auf, da durch die nur kurzzeitige und zudem
gezielte (scharf gebündelte) Aussendung der Entfernungsmeßimpulse
die
Wahrscheinlichkeit der Erkennung durch Gegner sehr gering ist. Außerdem braucht
die Tragweite dieser Entfernungsmeßgeräte nur so groß gehalten zu werden, daß die
in dem aufzufassenden Entfernungsbereich operierenden Objekte gerade noch erfaßt
werden können. Dann würden aber die in der weiteren Umgebung befindlichen Gegner
die von diesen Geräten ausgesendeten Meßimpulse nicht mehr auffangen können.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung soll ein Anzeigegerät
vorgesehen sein, auf dem die Lage der in der Umgebung befindlichen Objekte in Polarkoordinaten
nach Entfernung und Winkel durch Lichtsignale angezeigt werden, wobei die Entfernungskoordinate
von dem Entfernungsmeßgerät und die Winkelkoordinate von dem Wärmeziel-Erfassungsgerät
eingegeben wird. Auf diese Weise steht in der Kommandostelle ein Gerät zur Verfügung,
mit dem jederzeit ein Überblick über die jeweilige Lage der zum Verband gehörenden
Objekte in Bezug auf die Kommandostelle gegeben wird.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Wärmeziel-Erfassungsgerät
mit einer Vielzahl von wärmestrahlungsempfindlichen Detektorelementen mit jeweils
unterschiedlichen Blickwinkeln zur Vertikalen auszurüsten und das Entfernungsmeßgerät
in die Blickrichtung des das Wärmeziel auffassenden Detektorelementes zu steuern.
Diese Maßnahme ermöglicht eine sehr genaue Ausrichtung des Entfernungsmeßgerätes
auf das erfaßte Wärmeziel, so daß der Entfernungsmeßimpuls unter einem sehr begrenzten
engen Winkel ausgestrahlt werden kann, was die Erkennbarkeit des Impulssenders weiter
verringert.
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Vorteilhaft ist es, wenn neben den schon genannten Geräten ein Sichtgerät,
z.B. eine Fernsehanlage vorgesehen ist, das in die durch das Wärmeziel-Erfassungsgerät
ermittelte Richtung des Wärmezieles nachführbar ist und mit dessen Hilfe das aufgefaßte
Wärmeziel beobachtet und gegebenenfalls identifiziert werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagenX daß auf den zu erfassenden
Objekten ein Reflektor mit einer Einrichtung zur Modulierung (Verschlüsselung) der
zu reflektierenden Entfernungsmeßimpulse vorgesehen ist. Auf diese Weise, nämlich
durch eine Modulierung der reflektierten Entfernungsmeßimpulse, die zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit von der Art des Objektes erfolgen kann, wird erreicht, daß beim
Auffangen des modulierten und reflektierin Entferm mgsmeßimpulses in der Kommandostelle
zugleich mit der Information über die Entfernung des Wärmezieles auch eine Information
über dessen Art gegeben werden kann. So kann beispielsweise bei einem Schiffsverband
durch entsprechende unterschiedliche Modulierung der jeweilige Typ des Schiffes
erkennbar gemacht werden. Auf diese Weise wäre auch eine einfache Freund/Feind-Erkennung
möglich, indem beispielsweise die Objekte des eigenen Verbandes den Entfernungsmeßimpuls
in besonderer Weise modulieren, während ein etwa ebenfalls als Wärmeziel erfaßtes
feindliches Objekt den Entfernungsmeßimpuls unmoduliert zurücksendet und sich dadurch
als feindliches oder zumindest nicht zum Verband gehörendes Objekt zu erkennen gibt.
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Um eine exakte und sichere Reflektion des Entfernungsmeßimpulses zu
gewährleisten, können gemäß der Erfindung das in der Kommandostelle vorgesehene
Entfernungsmeßgerät und die auf den Objekten vorgesehenen Reflektoren im wesentlichen
in gleicher Niveauhöhe angeordnet sein.
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Weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur automatischen Verbandslageerfassung werden anhand der Beschreibung, die das
in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt, näher
erläutert.
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Es zeigen Figur l ein Prinzipbild der erfindungsgemäßen Verbandslageerfassung,
Figur 2 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Verbandslageerfassung,
Figur 3 eine Draufsicht auf ein Anzeigegerät, Figur 4 die Seitenansicht eines Reflektors
mit einer Einrichtung zur Modulierung und Figur 5 eine Draufsicht auf den Reflektor
nach Figur 4.
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In der Figur l ist mit 1 ein Kommandoschiff bezeichnet, an dessen
Antennenmast ein Wärmeziel-Erfassungsgerät 5 und ein Entfernungsmeßgerät 6, beispielsweise
ein Laser-Entfernungsmeßgerät, angeordnet sind. Ein in einem vorgegebenen Entfernungsbereich
von beispielsweise 200 m bis 10.000 m vom Kommandoschiff operierendes anderes zum
Verband gehörendes Schiff 3 kann dadurch erfaßt werden, daß dessen Wärmestrahlung,
die hier durch die Pfeile 9 angedeutet ist, bei der Verschwenkung des Wärmeziel-Erfassungsgerätes
5 über die Umgebung von den in diesem Gerät vorgesehenen wärmestrahlungsempfindlichen
Detektoren aufgefaßt wird. Bei Auffassung eines solchen wärmestrahlenden Objektes
wird das in der Schwenkbewegung mit dem Wärmezielerfassungsgerät 5 gekoppelte Entfernungsmeßgerät
6 in Betrieb gesetzt, dessen Sender Entfernungsmeßimpulse 10 in die Richtung des
Wärmezieles aussendet und die von dem Wärmeziel zurückgeworfenen Echos auffängt.
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Auf dem als Wärmeziel dienenden Schiff 3 ist an dem Antennenmast 4
in etwa gleicher Hohe über der Wasseroberfläche wie das Entfernungsmeßgerät 6 ein
Reflektor 7 angeordnet, der beispielsweise aus einer Anordnung von mehreren Tripelspiegeln
besteht. Dieser Reflektor 7 wirft die Entfernungsmeßimpulse 10 zurück, wobei ein
Modulator 8 die Impulse in einer besonderen Art und Weise verschlüsselt. Die Art
der Verschlüsselung der Impulse kann beispielsweise von dem Typ des als Wärmeziel
aufgefaßten Schiffes 3 abhängig gemacht werden, so daß beim Empfang der verschlüsselten
Impulse 11 durch den Empfänger des Laser-Entfernungsmessers 6 nicht nur die Entfernung
des Schiffes 3 sondern durch Entschlüsselung des modulierten Impulses auch dessen
Typ ermittelt werden kann. Durch die Modulation des reflektierten Impulses können
aber auch andere Informationen, beispielsweise eine zur Freund-Feind-Erkennung dienende
Information mitgeteilt werden.
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Anstelle der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform, bei der
der Laser-Entfernungsmesser 6 und der Reflektor 7 mit dem Modulator 8 in etwa gleicher
Höhe an den Antennenmasten 2 bzw. 4 angeordnet sind, könnte der Laser-Entfernungsmesser
6 auch direkt in die Richtung der Wärmestrahlungsinformation ausgerichtet werden.
Wenn beispielsweise das Wärmezielerfassungsgerät 5 eine Mehrzahl von wärmestrahlungsempfindlichen
Detektoren aufweist, die jeweils unterschiedliche Blickwinlcel zur Vertikalen haben,
dann läßt sich leicht durch ein entsprechendes Signal des jeweiligen das Wärmeziel
auffassenden Detektors der Laser-Entfernungsmesser 6 in den Erfassungsbereich des
Detektors steuern. Auch damit wäre sichergestellt, daß die von dem Entfernungsmeßgerät
ausgesendeten Meßimpulse auf das Wärmeziel treffen und von diesem reflektiert werden
können.
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In der Figur 2 ist in einem Blockschaltbild gezeigt, wie die mit Hilfe
des Wärmeziel-Erfassungsgerätes 5 und des Laser-Entfernungsmessers 6 gewonnenen
Informationen ausgewertet werden0 Mit 12 ist zunächst ein Motor bezeichnet, der
sowohl das Wärmeziel-Erfassungsgerät 5 als auch den Laser-Entfernungsmesser 6 gleichzeitig
und gleichsiniüg um eine vertikale Achse kontinuierlich verschwenkt. Beide Geräte
zeigen also -in jed-m Augenblick in dieselbe Richtung.
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Bei Auffassen eines Wärmezieles durch das Wärmezielerfassungs gerät
5 wird, gesteuert über eine Steuereinheit 13, ein Pulsgeber 14 beaufschlagt, der
den Laser-Entfernungsmesser 6 in Betrieb setzt. Dieser sendet dann, wie schon zuvor
beschrieben wurde, Laserimpulse 10 aus, die von einem auf dem erfaßten Wärmeziel-Schiff
3 angeordneten Reflektor 7 und Modulator 8 als verschlüsselte Impulse 11 reflektiert
werden.
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Die Empfangseinrichtung des Laser-Entfernungsmessers 6 empfängt die
modulierten Impulse 11, aus deren Modulation auf den Typ des 2ielSchiffes geschlossen
werden kann. Andererseits ergibt sich aus der Zeit, die von der Aussendung der Impulse
10 bis zum Empfang der reflektierten Impulse 11 vergangen ist, in bekannter Weise
die Entfernung des Zielschiffes.
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Das in dem Laser-Entfernungsmesser 6 empfangene Signal wird dazu in
einem Decoder 15 entschlüsselt und anschließend in der Steuereinheit 13 ausgewertet.
Diese Steuereinheit 13 beaufschlagt eine Anzeigeeinrichtung 16 nur in der Weise,
daß die in der Umgebung des Kommando schiffes 1 befindlichen, zum Verband gehörenden
Schiffe durch Lichtsymbole auf einer Anzeigetafel 17 in Polarkoordinatendarstellung
nach Entfernung und Winkel dargestellt werden.
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Die Figur 3 zeigt eine Abbildung der Anzeigetafel 17 auf der die einzelnen
in dem festgelegten Entfernungsbereich von dem Kommandoschiff 1 befindlichen Schiffe
3 des Verbandes durch
Licht symbole 18 in ihrer Lage (nach Entfernung
und Winkel bezogen auf das Kommando schiff) dargestellt sind. Dabei sind unterschiedliche
Symbole 18 verwendet worden, die der unterschiedlichen Modulierung der von den Schiffen
3 reflektierten Entfernungsmesserimpulse entsprechen und damit einen Hinweis auf
den Typ (Zerstörer, Fregatte usw.) des jeweiligen Schiffes geben.
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Neben diesen Geräten kann auch zusätzlich noch ein Sichtgerät, beispielsweise
eine Bildverstärker-Fernseh-Anlage vorgesehen sein, mit deren Hilfe die in der Umgebung
des Kommandoschiffes befindlichen Schiffe des Verbandes jeweils einzeln beobachtet
werden können.
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In den Figuren 4 und 5 ist schließlich ein schematisches Beispiel
für eine auf den zu erfassenden Objekten vorgesehene Reflektionseinrichtung dargestellt.
Dabei ist mit 19 ein pyramidenstumpf-förmiger Reflektor bezeichnet, der die ankommenden
Entfernungsmeßimpulse von der horizontalen in die vertikale Richtung auf die darunter
liegende Tripelspiegelanordnung 21 umlenkt.
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Diese Tripelspiegelanordnung 21 besteht dabei aus einer Vielzahl von
Tripelspiegeln, die auf einer Kreisringfläche in einzelnen Sektoren zusammengefaßt
sind. Die Tripelspiegel haben dabei die Eigenschaft, daß sie einen aus beliebiger
Richtung auf einen der Sektoren fallenden Lichtimpuls in die gleiche Richtung wieder
zurückwerfen.
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Direkt über der Tripelspiegelanordnung 21 ist eine Modulationseinrichtung
vorgesehen, die aus einer drehbaren Scheibe 20 und darin angeordneten sektorförmigen
Fenstern 22 besteht. Die Fenster 22 der Modulatorscheibe 20 können etwas
größer
gehalten sein als die Tripelspiegelsektoren 21.
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Beim Drehen der Modulatorscheibe 20 mittels eines hier nicht dargestellten
Antriebes werden die Tripelspiegelsektoren 21 kontinuierlich ab- und aufgedeckt.
Dadurch kann ein über den Reflektor 19 einfallender Lichtimpuls, beispielsweise
ein rechteckförmiger Impuls 10 in einen dreieckförmigen Impuls 11 umgewandelt bzw.
moduliert werden, wobei die Art dieser Modulierung von der Drehzahl der Modulatorscheibe
20 und von der Größe der zusammenwirkenden Fenster 22 und Tripelspiegelsektoren
21 abhängig ist. Durch eine Änderung dieser Parameter läßt sich also leicht die
Form und damit Modulation des reflektierten Meßimpulses 11 verändern.