DE3210207C1 - Verfahren zur Zuendansteuerung der Gefechtsladung einer Mine und Aufnehmer fuer die Gewinnung eines Zuendsignales zum Ausueben des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Aufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2.

Die gattungsgemäßen Maßnahmen sind aus der DE-OS 19 24 622 zum zielselektiven Auslösen einer horizontal wirkenden Waffe bekannt. Dort ist ein ständig funktionsbereiter seismischer Auslösekreis vorgesehen, der eine Zielklassifikation nach Maßgabe der vom vorbeifahrenden Objekt verursachten seismischen Schwingungen vornimmt. Wenn der Auslösekreis ein Objekt aufgrund seiner Schwingungscharakteristik als zu bekämpfendes Zielobjekt detektiert hat, wird ein in der Visierlinie der Waffe wirkender Infrarot-Auslösekreis aktiviert. Dieser bewirkt die Zündansteuerung der Gefechtsladung, wenn das Zielobjekt die Visierlinie kreuzt.

Es läßt sich allerdings zeigen, daß ein solcher Infrarot- Auslösekreis nur dann zur definierten Zündansteuerung, wenn das Zielobjekt sich relativ zur Gefechtsladung gerade durch dessen Visierlinie hindurch bewegt, führt, wenn einerseits eine Infrarot-Empfangseinrichtung mit stark gebündelter Charakteristik eingesetzt wird und diese außerdem gerade den markanten Heiß-Punkt des relativ zur Empfangseinrichtung vorbeiziehenden Zielobjektes erfaßt. Dagegen führt es andererseits zu Fehlauslösern im Hinblick auf die angestrebte Wirkung der Gefechtsladung im Ziel, wenn dieser Heiß-Punkt aufgrund der gegenseitigen räumlichen Zuordnung nicht von der stark gebündelten Infrarot-Empfangscharakteristik erfaßt wird; oder wenn eine weniger stark gebündelte Infrarot-Empfangseinrichtung eingesetzt wird, die nur das Flächenintegral der Wärmeverteilung über der größerflächig erfaßten Ansicht des vorbeiziehenden Zielobjektes zu liefern vermag, das sich nicht mehr signifikant vom Wärmeintegral der Zielumgebung unterscheidet.

Grundsätzlich die gleichen Probleme treten auf, wenn die Gefechtsladung und die Detektionseinrichtungen sich in einem Projektil befinden, das beispielsweise ein Ziel- Fahrzeug im Überflug von oben angreifen soll, wie etwa in der GB-OS 20 39 445 beschrieben. Dort dient eine LIDAR-Einrichtung der Ziel-Erkennung aufgrund einer bestimmten, vorgegebenen Fahrzeugkontur, die im Laufzeit- Meßverfahren punktweise längs nebeneinander versetzter Linien bestimmt wird. Das bedingt allerdings ganz erheblichen signalverarbeitungstechnischen Aufwand einmal bei der Ermittlung der geometrischen Abmessungen des Zielobjekts und danach beim Mustervergleich mit entsprechenden abgespeicherten Informationen über die geometrische Konfiguration von Referenzobjekten. Eine Aussage über die Intensität oder gar die Intensitätsverteilung der für die Zielklassifikation ebenfalls interessierenden thermischen Energieabstrahlung des erfaßten Objektes ist mit derartigen Rückstrahl-Ortungsanlagen nicht gewinnbar. Deshalb ist in jener Vorveröffentlichung zusätzlich der Einsatz eines Infrarot-Aufnehmers vorgesehen, der über die Strahlungsintensität des Zielobjektes eine Aussage dazu gestattet, ob es sich um ein bereits vernichtetes Objekt oder um ein intaktes und deshalb zu bekämpfendes Objekt handelt, und danach zur Zündansteuerung führt. Ein solcher Infrarotaufnehmer vermag allerdings nur einen gemittelten Wert über die thermische Abstrahlung des Objektes insgesamt zu liefern, weshalb er sich nicht für Zielklassifizierungsaufgaben eignet. Wie oben schon diskutiert, eignet sich ein solcher die Wärmeverteilung über dem Objekt integrierender Aufnehmer auch nicht zur definierten Zündansteuerung. Andererseits würde ein Infrarot-Aufnehmer mit auf einen kleinen Punkt konzentrierter Empfangscharakteristik wiederum nur dann eine eindeutige Zündinformation liefern, wenn der Punkt zufällig das Intensitätszentrum der Wärmeabstrahlung des erfaßten Objektes überstreichen würde, und zur Zielklassifizierung eignet sich die von einem Aufnahme-Punkt gelieferte Information schon deshalb nicht, weil sie davon abhängig wäre, welche begrenzten Bereiche des Zielobjektes aufgrund seiner momentanen Relativposition zum Infrarot-Aufnehmer zufällig gerade erfaßt würden.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. einen gattungsgemäßen Aufnehmer derart auszubilden, daß sich mit wesentlich vereinfachten apparativen und signalverarbeitungstechnischen Mitteln eine aussagekräftige Ziel-Signatur für die Zieldiskrimination anhand abgespeicherter Ziel-Informationen und für das Initiieren der Zündansteuerung realisieren läßt.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren gattungsgemäßer Art bzw. bei einem Aufnehmer gattungsgemäßer Art erfindungsgemäß im wesentlichen durch die Kennzeichnungsmerkmale der Patentansprüche 1 bzw. 2 gelöst.

Nach dieser erfindungsgemäßen Lösung wird die Signatur mittels einer linienförmigen, quer zur Vorbeibewegung des Zielobjektes orientierten Aufnahme-Charakteristik über ein einziges Detektorelement gewonnen. Dadurch entfallen alle Abgleichprobleme, wie sie bei einer Anordnung aus mehreren zusammenwirkenden einzelnen Detektorelementen anfallen, und dennoch wird eine umfangreichere Zielinformation als das skalare Integral der Gesamtstrahlung des erfaßten Objektes gewonnen. Damit läßt sich über die Koordinate entgegen der Bewegungsrichtung des erfaßten Zielobjektes relativ zum Aufnehmer die Intensitätsverteilung der Infrarot-Abstrahlung und somit ein Zielkriterium gewinnen, das von vergleichbaren Kriterien anderer Fahrzeuggattungen deutlich unterscheidbar und ohne großen zusätzlichen signalverarbeitungstechnischen Aufwand auch, da zwangsläufig einmal die durch den Strahlungsschwerpunkt verlaufende Objektebene erfaßt wird, zur Zündauslösung auswertbar ist.

Es erfolgt also keine rasterförmige Abtastung des Zielobjektes zur Gewinnung einer geometrischen Ziel-Kontur, sondern statt dessen ist vorgesehen, die Wärmeabstrahlung des erfaßten Fahrzeugs über den relativ zum, sich durch eine streifenförmig wirksame Empfangscharakteristik hindurchbewegenden, Fahrzeug parallelverschobenen Abtast-Streifen im jeweiligen Signalverarbeitungszeitpunkt zu mitteln. Daraus ergibt sich dann (anstelle des Kantenprofiles mit in der dargestellten Geometrie als Helligkeitsmodulation in Erscheinung tretender Strahlungsintensität) eine, quer zur Fahrzeugbewegungsrichtung gemittelte, Verteilung der Strahlungsintensität über die Länge des Fahrzeugs in seiner Fortbewegungsrichtung. Auch diese ist wieder typisch für unterschiedliche Fahrzeuggattungen. So steigt bei einem Panzer, im Profil von vorn nach hinten verfolgt, die Strahlungsintensität zunächst rampenförmig an, um dann vorübergehend konstant zu bleiben; sie macht im Bereiche des Turmes einen Sprung, um kurzzeitig wieder auf einen konstanten Wert abzufallen und dann noch einmal sehr steil und hoch anzusteigen und wieder auf null abzufallen, nämlich im Bereiche hinter dem im Heck angeordneten Motor. Dagegen ist die Längsverteilung der quer dazu gemittelten Strahlungsintensität eines sich in gleicher Richtung am Aufnehmer vorbeibewegenden Lastwagens typisch davon unterschiedlich; nämlich im Bereiche des Motorblockes und des Fahrerhauses steil und relativ hoch ansteigend, im Bereiche der Ladepritsche auf einen niedrigen konstanten Wert abfallend, im Bereiche des Hinterachs-Differentials noch einmal kurz etwas ansteigend und dann auf null abfallend. Nur wenn die typischen Intensitätssprünge in der typischen Reihenfolge vorkommen, ist Übereinstimmung mit dem abgespeicherten Muster feststellbar, und die Mine wird selektiv zur Detonation gebracht, weil sich ihr ein zu bekämpfendes Fahrzeug genähert hat.

Ein solcher Infrarot-Aufnehmer für derartige gemittelte Strahlungsintensitäts-Erfassung im streifenförmigen Aufnahmebereich kann aus einem einzigen Detektorelement bestehen, dem vorzugsweise eine Optik zur Ausblendung des Raumsektors quer zur Bewegungsebene des Fahrzeugs und zur Vergrößerung der aufgenommenen Strahlungsenergie vorgeschaltet ist. Bevorzugt wird ein einziges Detektorelement eingesetzt, das entgegen der üblichen Geometrie nicht möglichst punktförmig begrenzt berandet sondern als länglicher Streifen ausgebildet ist, das somit unmittelbar die Mittelwertbildung über den momentanen Abtast-Streifen erbringt. Der Einsatz eines solchen Detektorelementes stellt keinen erheblichen Kostenfaktor mehr dar, da es nicht in Hinblick auf damit zusammenwirkende weitere Elemente abgeglichen zu sein braucht.

So ergibt sich eine preisgünstige Möglichkeit zur selektiven Auslösung des Zündmechanismus einer Mine nach Maßgabe des Auftretens vorbestimmter Fahrzeuge in ihrem Zerstörungsbereich, deren Fahrzeuggattungs-Kriterien leicht ermittelbar sind und mit vergleichsweise geringem Aufwand mit abgespeicherten Kriterien gleichen Signalcharakters verglichen werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche vereinfacht dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt

Fig. 1 in symbolischer Darstellung einen abseits einer ausgelegten Mine aufgestellten Aufnehmer zum Erfassen der Gattungs-Kriterien eines sich der Mine nähernden Fahrzeugs,

Fig. 2 eine Blockschaltbild-Prinzipdarstellung für eine im Aufnehmer erfolgende Signalverarbeitung.

Die Szenendarstellung gemäß Fig. 1 zeigt als Fahrzeug, das sich einer im Gelände ausgelegten Mine 1 nähert, einen Panzer 2. Im dargestellten Beispielsfalle ist abseits der Mine 1, und damit auch abseits des Bewegungsweges 3 des Panzers 2, vorzugsweise in einer erhöhten Geländeregion, ein Aufnehmer 4 aufgestellt, der mit seiner Mine 1 über eine Steuerverbindung 5 drahtlos oder per Draht in Wirkverbindung steht. Statt dessen oder zusätzlich kann aber auch, wie in Fig. 2 symbolisch berücksichtigt, eine direkt mit dem Aufnehmer 4 zusammengebaute, sogenannte Fernwirkungs-Mine 1′ Einsatz finden, zumal wenn der voraussichtliche Beweggungsweg 3 nicht mit hinreichender Wahrscheinlichkeit vorherbestimmbar ist.

Der Aufnehmer 4 arbeitet mit einem Infrarot-Detektorelement 6, das im Fernbereich eine kugelförmige Empfangscharakteristik aufweist. Die gewünschte streifenförmige Charakteristik 7 ergibt sich durch Einsatz einer geometrisch entsprechend ausgebildeten Optik 8, die in der zeichnerischen Prinzipdarstellung als Linse angedeutet ist, in der Praxis aber bevorzugt als Spiegel mit Anordnung des Detektorelementes 6 in seinem Brennpunkt ausgebildet ist. Entscheidend ist, daß das Zusammenwirken eines, bevorzugt streifenförmigen, Detektorelementes 6 und der Optik 8 die Empfangscharakteristik mit einer Öffnungspyramide gestreckten Querschnitts ergibt, so, daß ein streifenförmiges Raumsegment senkrecht zur Bewegungsebene des Panzers 2 erfaßt wird. Im dargestellten bevorzugten Beispielsfalle ist die Empfangscharakteristik 7 starr bezüglich der Orientierung des Aufnehmers 4 im Gelände ausgerichtet. Infolge des Hindurchbewegens des Panzers 2 durch die Empfangscharakteristik 7 wird somit in Fahrzeug-Höhenrichtung - also quer zur Bewegungsebene - die Wärmeabstrahlung des Panzers 2 streifenförmig gegeneinander versetzt erfaßt.

Der dem Detektorelement 6 nachgeschaltete Empfangsverstärker 9 mit zeitseriell angesteuerter Abtastschaltung 10 liefert eine gegeneinander zeitversetzte Folge von Intensitätswerten, die der, über dem Streifen des erfaßten Fahrzeug- Profiles gemittelten, Intensität der Wärmeabstrahlung entsprechen. Bei entsprechend vielen Abtastwerten ergibt sich also ein aufgenommener Kurvenverlauf 11, der - wie aus der dort sowie beim Panzer 2 in Fig. 1 eingetragenen Raster- Struktur ersichtlich - desto mehr Einzelheiten aufweist, je häufiger das Empfangssignal des Detektorelementes 6 im Zuge des Durchfahrens der Empfangscharakteristik 7 abgetastet wird.

Da die Länge des Kurvenverlaufes 11 über der Zeitachse davon abhängig, wie rasch der Panzer 2 (Fig. 1) die Empfangscharakteristik 7 durchquert, kann im Aufnehmer 4, beispielsweise hinter der Abtastschaltung 10, eine Entzerrungsschaltung 12 vorgesehen sein, die den Kurvenverlauf 11 auf eine Standard-Darstellänge dehnt bzw. komprimiert, beispielsweise durch gleichförmige Verteilung der Folge der quantisierten Intensitäts-Mittelwerte auf die Speicherplätze eines Speichers vorgegebenen Umfanges. Danach kann der so bearbeitete Kurvenverlauf ausgelesen und in einem Mustervergleicher 13 direkt mit in einem, in einem Musterspeicher 14 vorgegebenen, entsprechenden Kurvenverlauf als dem entscheidenden Fahrzeuggattungs-Kriterium verglichen werden.

Anstelle eines solchen Vergleiches mit einem vorgegebenen Kurvenverlauf kann aber auch im Musterspeicher 14 eine Information über bestimmte Charakteristika des Kurvenverlaufes 11 enthalten sein, etwa über die bloße qualitative Aufeinanderfolge niedriger, mittlerer und hoher Integrationsergebnisse. Eine Entzerrung des aufgenommenen Kurvenverlaufes 11 in Hinblick auf einen abgespeicherten Kurvenverlauf erübrigt sich dann.

Dem Mustervergleicher 13 kann noch ein Ereigniszähler 15 nachgeschaltet sein, der verhindert, daß schon bei erstmaligem Vorliegen des gesuchten Fahrzeuggattungs-Kriteriums im aufgenommenen Kurvenverlauf 11 ein Zündsignal ausgelöst wird; um etwaige nachfolgende Fahrzeuge (Panzer 2) gleicher Gattung nicht schon dadurch abzuschrecken, daß bereits der erste Panzer 2 bei Annäherung an die erste der Minen 1 bzw. 1′ diese zur Detonation bringt. Statt dessen muß dann das entscheidende Fahrzeuggattungs-Kriterium in vorgegebener Anzahl erschienen sein, ehe die Zündvorrichtung 16 bzw. 16′ der Mine 1 bzw. 1′ initiiert wird. Wenn mehrere Minen 1 bzw. 1′ auf gleiche Art über Aufnehmer 4, aber mit unterschiedlich eingestellten Ereigniszählern 15, angesteuert werden, ist dadurch sicherstellbar, daß erst und nur bei Einlaufen einer entsprechenden Anzahl von Fahrzeugen, alle interessierender Gattung, in den beherrschten Geländebereich alle dort ausgelegten Minen 1 gleichzeitig detonieren und eine entsprechend größere taktische Wirkung entfalten.

Claims (5)

1. Verfahren zur Zündansteuerung, der Gefechtsladung einer Mine zur Bekämpfung von Fahrzeugen, insbesondere von Panzern, mittels eines Aufnehmers für die Infrarot- Abstrahlung eines Fahrzeugs, die mit vorgegebenen Ziel- Kriterien verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Abstrahlung des Fahrzeugs längs, entgegen der Fahrzeug-Bewegungsrichtung gegeneinander versetzter, Streifen gemittelt und mit Charakteristika eines Intensitäts-Kurvenverlaufes entlang der Fahrzeug- Bewegungsrichtung verglichen wird.

2. Aufnehmer (4), für die Gewinnung eines Zündsignales zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Empfangseinrichtung ein einzelnes Infrarot-Detektorelement (6) mit streifenförmig wirksamer Empfangscharakteristik (7) aufweist.

3. Aufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Empfangseinrichtung ein gestrecktes Infrarot-Detektorelement (6) aufweist.

4. Aufnehmer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Empfangseinrichtung vor dem Detektorelement (6) eine Optik (8) für eine Empfangscharakteristik (7) mit einer Öffnungspyramide gestreckten Querschnitts aufweist.

5. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenverlauf (11) des Ausgangssignals des Detektorelementes (6) in einem Mustervergleicher (13) mit der entsprechenden Zielinformation aus einem Musterspeicher (14) verglichen wird.