DE2855952A1

DE2855952A1 - Verfahren zur bekaempfung bodennaher ziele

Info

Publication number: DE2855952A1
Application number: DE19782855952
Authority: DE
Inventors: Gunthard Dipl Phys Dr Ing Born
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-12-23
Filing date: 1978-12-23
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2855952C3; FR2444920A1; DE2855952B2; FR2444920B1

Description

Verfahren zur Bekämpfung bodennaher Ziele.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bekämpfung bodennaher Ziele mittels suchkopfbestückter Flugkörper.

Solche Verfahren sind an sich schon bekannt, nur sind sie alle mit dem großen Nachteil behaftet, daß sie gegen Bodenziele nicht autonom arbeiten können, da die bekannten Radarsuchköpfe Bodenziele allgemein nicht genügend gut vom Hintergrund unterscheiden können. Mit den neuen kurzwelligen Radarsystemen ist es zwar jetzt möglich, ein bewegtes Ziel vom unbeweglichen Hintergrund aufgrund der Doppler-Frequenzverschiebung der reflektierten Strahlung zu diskriminieren, jedoch ist die erhaltene Frequenzverschiebung wegen der relativ langsamen Bewegung des Zieles am Boden so gering, daß die erforderlichen Meßzeiten zur Abtastung des betreffenden Geländes bei weitem zu groß ist.

Dies mag kurz ein Beispiel erläutern: Bei einem Einsatz von 3-cm-Wellen ergibt sich häufig nur eine Dopplerverschiebung von knapp 100 Hz. Das aber heißt, daß für ein abgetastetes Bodenelement bereits eine Meßzeit von 0,01 s anzusetzen ist. Für das Abtasten eines größeren Geländestreifens ergeben sich entsprechend wesentlich längere Zeiten. Hinzu kommt noch, daß die Sendekeule eines Radarsuchkopfes so ausgedehnt ist, daß neben dem Ziel immer noch eine viel größere Fläche des Bodenhintergrundes mit erfaßt wird, in dessen Radarecho das Nutzsignal verschwindet.

Dem suchte man dadurch zu begegnen, daß man Infrarotsuchköpfe, die auf Wärmeausstrahlung eines Bodenzieles ansprechen, verwendete, wobei man von dem Gedanken ausging, daß im allgemeinen bewegte Elemente eine größere Wärme abstrahlen. Es zeigte sich jedoch, daß eine autonome Unterscheidung zwischen Ziel und Hintergrund nicht

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oder nur undeutlich gegeben ist, weil die Abstrahlung anderer erwärmter Bodenelemente zu Täuschungen führte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die vorerwähnten Nachteile beseitigt und eine autonome Zielbekämpfung ermöglicht, wobei jedoch die Leitstelle des bzw. der Flugkörper sofort nach dem Abschuß für weitere Aufgaben frei ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensmerkmale gelöst. Weitere Maßnahmen sind in den Unteransprüchen niedergelegt und ein Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Verfahrens ist in der Beschreibung abgehandelt.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Doppler-Lidar-Zielsuch- und -verfolgungsverfahren ist als Sensor für die autonome Lenkung von Flugkörpern auf bodennahe Ziele gedacht. Hierzu wird ein frequenzstabilisierter CO^-Wellenleiterlaser verwendet, dessen Strahl die Erdoberfläche abtastet, wobei das reflektierte Signal von einem überlagerungsempfänger detektiert wird. Hierbei wird die Frequenz f_L des lokalen Oszillators mit Hilfe eines Zwischenfrequenzemfängers so gesteuert, daß die Mischfrequenz f_Q~f_L aus der dopplerverschobenen Frequenz f des vom überflogenen Geländebodens reflektierten Signals und des Lokaloszillators f_ konstant ist.

Trifft nun der Laserstrahl auf ein Ziel, das sich im überstrichenen Gelände bewegt, so ergibt sich während der das Ziel überstreichenden Zeit eine andere Frequenz, d.h. eine Zwischenfrequenz f_o ⁺f-i~f_Lf wobei die Frequenz f.. der vom Suchkopf aus gesehenen Radialgeschwindigkeit des bewegten Zieles relativ zum Boden bzw. Gelände entspricht.

Zum Empfang dieses Signals sieht das erfindungsgemäße Verfahren einen zweiten Zwischenfrequenzverstärker vor, dessen Empfangsfrequenzband der Frequenzlage der erwarteten Ziele entspricht, die sich mit den vorgegebenen interessierenden Geschwindigkeiten bewegen. Da hier f.. typischerweise im 100 kHz-Bereich liegt, sind .nur kurze Meß- und Abtastzeiten erforderlich. ,c

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Gleichzeitig mit dem von dem bzw. den Lasern erzeugten "Geländebild" wird nun mittels eines infrarotempfindlichen Detektors, der für den Geradeausempfang dient, ein Wärmebild des abgetasteten Bodens erzeugt. Hierbei wird sich im allgemeinen eine Korrelation zwischen Dopplersignal und Wärmesignal ergeben, da die Temperatur bewegter Ziele meist über der Temperatur der sie umgebenden Geländeelemente liegt. Hierfür kann das Detektorelement mitverwendet werden, das für den Überlagerungsempfang der 'reflektierten Lasersignale vorgesehen ist.

Durch die ausreichende Winkelauflösung des Sende- und Empfangssystems, das im vorliegenden Falle verwendet wird, um die in Frage kommenden Ziele - vorzugsweise Feinefahrzeuge - im interessierenden Entfernungsbereich von einigen Kilometern räumlich aufzulösen, erhält man Angaben über die scheinbare Zielgröße, über die mit dem Laserstrahl vorgenommene Entfernungsmessung jedoch erhält man die Werte der effektiven Größe des Zieles. Da in dem Rechner des Flugkörpers bereits alle Meßdaten von erwarteten Zielen eingespeichert sind, wird durch Meßdatenvergleich das Ziel genau erkannt und sofort der Suchmode des Trackers in den Zielverfolgungsmode umgeschaltet, d.h., unmittelbar nach Identifizierung des Zieles und seiner Lage erfolgt automatisch und autonom die Zielverfolgung, ohne daß die Feuerleitstelle beansprucht werden muß. Weiterhin kann der verwendete Laserstrahl zur Freund-Feindidentifizierung eingesetzt werden.

Werden nun im vorgesehenen bzw. überwachten und abgetasteten Gelände mehrere Ziele erwartet, beispielsweise in mehr oder weniger breiter Front anfahrende Panzer, so wird der Flugkörper so programmiert, daß Ziele aufgrund ihrer unterschiedlichen Entfernungen diskrimiert werden und beispielsweise das nächstliegende Ziel angeflogen wird. Auf diese Weise ist eine geordnete und lückenlose Mehrfachziel-Bekämpfung möglich, da praktisch gleichzeitig ein Schwarm von mit Suchköpfen bestückter Flugkörper abgeschossen werden kann, von denen jeder einzelne vorprogrammiert sein Ziel sucht und anfliegt, beispielsweise der erste Flugkörper das nächstliegende Ziel, der zweite das zweitnächste Ziel usw..

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Da nun aber die Möglichkeit besteht, daß das angepeilte Ziel stehenbleibt/ weil es bemerkt hat, daß es durch Laserstrahlung geortet worden ist, sieht das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin vor, daß auch bei Ausbleiben des Laser-Dopplersignals eines erkannten Zieles, allein aufgrund der Wärmestrahlung bzw. deren Signale, eine Zielverfolgung stattfindet. Wegen der anfänglich' vorgenommenen Einweisung des Suchkopfes nach dem Kriterium der Zielbewegung wird hier vermieden, daß der pasfive'lR-Sensor auf ein nicht interessierendes Ziel aufschaltet, z.B. auf ein beheiztes Gebäude oder auf besonders sonnenerwärmte Geländestücke.

Die vorgeschlagenen Maßnahmen weisen aber noch weitere Vorteile auf. So kann nunmehr der Abschuß der Flugkörper aus sicherer Entfernung durchgeführt werden, ohne daß das Ziel selbst gesichtet werden muß. Als wesentlich aber ist anzusehen, daß im Gegensatz zu den heute bekannten ferngelenkten Boden-Boden-Flugkörpern, deren Flug von der Leitstelle aus bis ins Ziel überwacht und gelenkt werden, muß, die Leitstelle nach dem vorliegenden Verfahren unmittelbar nach dem Abschuß des oder der Flugkörperfächer frei für weitere Aufgaben ist. Dies ist für solche taktischen Aufgaben wichtig, bei denen eine sofortige Positionsänderung erforderlich ist.

Durch die Möglichkeit, als Sendelaser und sogenannten Lokaloszillator für den überlagerungsempfang ein oder mehrere CO^-Wellenleiterlaser verwenden zu können, wird in Bedienung, Montage und Austauschbarkeit eine wesentliche Vereinfachung geschaffen.

Somit ist ein absolut autonomes Zielbekämpfungsverfahren geschaffen worden, das gegenüber den bisherigen Flugkörper-Lenkverfahren weit überlegen ist, da die Bodenziele - unabhängig von ihrer Größe und Bewegung - genügend gut vom Hintergrund unterschieden und identifiziert werden können.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Bekämpfung bodennaher Ziele mittels suchkopfbestückter Flugkörper, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines CO^-Lasers - vorzugsweise des Wellenleitertyps - die Bodenoberfläche abgetastet und vermessen, die reflektierten Signale durch Überlagerungsempfang detektiert und eine für die vom Suchkopf aus gesehenen Radialgeschwindigkeit des bewegten Zieles relativ zum Boden charakteristische Mischfrequenz gebildet wird und diese Signale gleichzeitig mit den erzeugten Wärmesignalen eines Infrarot-Detektors korreliert werden, wobei das Ergebnis zur autonomen Zielortung und -Verfolgung herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels an sich bekannter Laser-Entfernungsmessung erzeugten Signale mit im Rechner des Flugkörpers eingespeicherten Werten bezüglich der Größe der zu bekämpfenden Ziele verglichen werden und bei Übereinstimmung der Suchmode des Trackers automatisch auf Zielverfolgungsmode umgeschaltet wird.

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3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei Ausbleiben des Laser-Dopplersignals eines erkannten Zieles, allein aufgrund der durch Wärmestrahlung erzeugten Signale, eine Zielverfolgung d **chführbar ist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Überlagerungsempfang von Sendelaser und Lokaloszillator ein oder mehrere CO₂~Wellenleiterlaser verwendet werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Lokaloszillators jeweils so nachgeführt wird, daß unabhängig von der Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers und der jeweiligen Abtastrichtung die Signale, die vom unbewegten Bodenhintergrund empfangen werden, eine konstante Mischfrequenz ergeben.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Ortung eingesetzte Laserstrahl zur Freund- Feinderkennung einsetzbar ist.

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