DE3533212A1 - Einrichtung zur freund-/feindidentifizierung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Freund-/Feindidentifizierung fliegender Objekte in einer Feuerleitanlage.

Es ist bekannt, bei im Luftraum erscheinenden Flugobjek­ ten durch Abfragen einer Kennung mittels eines Sekundär­ radars zwischen Freund- und Feindobjekten zu unterschei­ den. Um möglichst sichere Aussagen zu erhalten, die letztlich für die Abwehr durch Bekämpfung eines Flug­ objektes bestimmend ist, sind eine große Zahl von Maßnahmen erforderlich, um eine folgenschwere Fehlent­ scheidung zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Identifizierung von unbekannten Flugob­ jekten zu ermöglichen, um die Wahrscheinlichkeit von Fehlentscheidungen weiter zu verringern. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch eine autonom arbeitende Entscheidungslogik ein von bekannten Einrichtungen zur Identifizierung (Sekundär­ radar, optische Einrichtungen) unabhängiges zusätzliches Kennungsverfahren eingeführt wird, derart, daß durch Bewertung eines Soll-/Istwertvergleichs der Flugparame­ ter des Flugobjektes eine Freund-/Feindanzeige für den Bediener ausgegeben wird.

Mit einer derartigen Einrichtung wird nicht nur der Ent­ scheidungsspielraum für Abwehrmaßnahmen in einer Feuer­ leitanlage vergrößert, sondern bei Ausfall der Sekundär­ radar-Einrichtung durch eine Störung oder durch fremde Beeinflussung eine alternative Identifizierungsmöglich­ keit bereitgestellt. Die autonome Entscheidungslogik kann bei der Aufschaltung auf Ziele auch zusätzliche Informationen über die Art des Zieles liefern und bei gestörter IFF-Kennung infolge ECM-Einwirkung sowie bei ungünstigen Sichtverhältnissen ergänzen. Der Leitung (Kommandant) einer Feuerleitanlage soll auf diese Weise die Entscheidung Freund oder Feind des erfaßten Zieles in kürzester Zeit ermöglicht werden und damit den Handlungsspielraum durch die sichere Identifizierung erweitern.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden für die Vergleichsauswertung aus den mittels eines Folgeradars der Feuerleitanlage ermittelten Flug­ daten des erfaßten Flugobjektes mehrere Flugparameter (Istwerte), die z. B. den Ort, die Fluggeschwindigkeit und die Flugrichtung des Flugobjektes in bezug auf den Standort des Feuerleitsystems und auf das dynamische Flugverhalten und die Flugkoordinaten beziehen, aufbereitet. Die Flugparameter des erfaßten Flugobjektes (Istwerte) können dabei einen Feuerleitrechner der Feuerleitanlage entnommen werden. Für den Vergleich der aufbereiteten Istwerte der Flugparameter werden die Sollmeter der Parameter bekannter Flugobjekte verwen­ det, die in der Entscheidungslogik gespeichert sind. Die Entscheidungshilfe für den Kommandanten resultiert dann aus der Summe der Parametervergleiche. Diese kann unter Umständen die einzige Freund-/Feindaussage darstellen, wenn das IFF-System ausgefallen ist und wegen ungünsti­ ger Wetterverhältnisse die visuelle Beobachtung er­ schwert ist. Für die Sollwerte der Flugparameter soll die Dauer ihrer Gültigkeit mittels Zeitvorwahl einstell­ bar sein. Die Sollwertparameter werden über ein Bedien­ feld der Entscheidungslogik eingespeichert, um im Aus­ wertefall zur Verfügung zu stehen Es ist vorteilhaft, jeweils zwei Sollwertvorgaben in Form von Datensätzen einzugeben. Der erste Datensatz ist hierbei bis zu einer vorgegebenen Zeitgrenze gültig, der zweite Datensatz gilt dann ab dieser Zeitgrenze.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Einsatz der Entscheidungslogik auf einen vorge­ gebenen Auswertebereich im Umfeld der Feuerleitanlage beschränkt, der z. B. aus mehreren Luftstraßenkorridoren gebildet wird.

Die Auswertung der Ist- und Sollwertdaten erfolgt vorteilhafterweise in einer prozessorgesteuerten Schal­ tung der Entscheidungslogik. Es können dadurch die Bedienelemente auf ein Minimum reduziert werden. Die Eingabe der Sollwertparameter kann durch einen Bediener von Hand an einer Eingabetastatur der Entscheidungslogik vornehmen. Hierbei ist die Anwendung eines sogenannten Rechner-Bedienerdialogs möglich, wodurch eine fortlaufende Ausgabe von Aufrufen an einem Anzeigedis­ play erfolgt, mit deren Hilfe der Bediener bei der Dateneingabe geführt werden kann. Es wird dadurch eine Entlastung für den Bediener erreicht, da dieser sich voll auf die Beantwortung des gerade angezeigten Aufrufs am Anzeigedisplay konzentrieren kann. Außerdem werden Fehlbedienungen durch ausbleibende Quittungen bzw. durch Programmsperren signalisiert.

Für die prozessorgesteuerte Datenauswertung sind Mikro­ prozessorbausteine mit einer Verarbeitungsbreite von 8 Bit ausreichend.

Bei der summarischen Auswertung aller Parameterver­ gleiche im Rechner der Entscheidungslogik kann wegen der unterschiedlichen Aussagekraft der einzelnen Parameter zu dieser Entscheidung für jede Eingabe eine individuelle Bewertungszahl vorgesehen werden. Fehlen für einige Parameter die Sollwertangaben, so soll mit den restlichen Werten noch eine Auswertung möglich sein.

Ergibt die Auswertung eine Freundkennung, so kann diese eine Markierung des erfaßten Zielobjektes am Bildschirm des Sichtgerätes veranlassen.

Eine besondere Forderung der Ausbildung der Entschei­ dungslogik ist ihre autonome Arbeitsweise, d. h. daß die internen Signale der Feuerleitanlage zur Auswertung herangezogen werden. Unabhängig davon soll die Auswertung übergeordneter Luftlageinformationen, die z.B. von einer zentralen Stelle geliefert werden, berücksichtigt werden können.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 den Aufbau einer Identifizierungseinrichtung mit einer autonomen Entscheidungslogik für die Feuer­ leitanlage einer Abwehreinrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der autonomen Entscheidungs­ logik.

Die autonome Entscheidungslogik im rechten Teil der Fig. 1 ist durch eine die Schnittstellen zu der im linken Teil der Figur gezeichneten Abwehreinrichtung mit Feuer­ leitanlage darstellenden strichpunktierten Linie getrennt. Die Abwehreinrichtung AE ist ausgerüstet mit einem Suchradar SR, das mit einem IFF kombiniert ist, einem Folgeradar FR, einer nachgeschalteten Feuerleitan­ lage und einer Fahrzeugnavigationsanlage FNA. An der Schnittstelle des Systems werden die Istwerte der vom Folgeradar FR ermittelten und in der Feuerleitanlage verarbeiteten Flugparameter eines erfaßten Flugobjektes sowie die Weg- und Winkelinformation zur Standortbestim­ mung der Abwehreinrichtung in der Fahrzeugnavigations­ anlage FNA an die autonome Entscheidungslogik übergeben. In den Eingangsbausteinen EB1 und EB2 erfolgt die Auf­ arbeitung der Daten der Abwehreinrichtung AE für die Entscheidungslogik, wie z. B. die Umsetzung der analogen Daten der Feuerleitanlage in digitalen Daten und die Aufbereitung der asynchronen digitalen Werte der Fahr­ zeugnavigation. Die Entscheidungslogik ist unterteilt in die Einzelkomponenten für die Freund-Feind-Entscheidung unter Verwendung eines Multiprozessors MP1 und den Einzelkomponenten zur koordinatenrichtigen Darstellung des Auswertebereiches auf dem Bildschirm des Suchradars und Verwendung eines Multiprozessors MP2.

Die im Eingangsbaustein EB1 aufbereiteten Istwert- Parameter werden über einen Datenbus DB1 an den Multi­ prozessor MP1 der wenigstens eine Recheneinheit CPU, den Schreib-Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM und den Festspeicher mit wahlfreiem Zugriff ROM umfaßt. Der Multiprozessor MP1 ist außerdem über einen Eingabe/Aus­ gabebaustein EAB1 für die Aufbereitung ein- bzw. abge­ hender Daten mit einer Eingabetastatur ET und mit einem Anzeigedisplay über den Datenbus DB1 verbunden. Mittels der Eingabetastatur ET werden die z. B. über einen Bediener eingegebenen Sollwert-Flugparameter bekannter Flugobjekte in den Speicher RAM eingegeben, die durch Vergleich mit den Istwert-Flugparametern im Rechnerbau­ stein CPU zur Entscheidungsfindung erforderlich sind. Ein Anzeigedisplay AD dient der Überwachung der eingegebenen Daten.

Der beschriebene Teil der Entscheidungslogik ist über den Datenbus DB1 mit den Einzelkomponenten für die Darstellung des Auswertebereiches auf dem Bildschirm des Suchradargerätes verbunden. Dieser Teil der Entschei­ dungslogik bedient sich der für die Standortbestimmung der Abwehreinrichtung AE erforderlichen Daten der Fahrzeugnavigationsanlage und liefert die Weginforma­ tion und die Winkelinformation nach entsprechender Auf­ bereitung in der Eingangsbaustufe über den Datenbus DB2 an den Multiprozessor MP2. Dieser Multiprozessor, der auch wenigstens einen Rechnerbaustein, einen Schreib­ lesespeicher und einen Festspeicher umfaßt, übt die Funktion einer Transformationsschaltung aus, um die von der bordeigenen Fahrzeugnavigationsanlage FNA gelie­ ferten Standortdaten der Abwehreinrichtung AE auf für die Darstellung am Bildschirm des Suchradars geeignete Werte umzusetzen. Die aus einem Eingangsbaustein EB2, einem Ein-Ausgangsbaustein EAB2 bestehenden weiteren Einzelkomponenten sind über einen Datenbus DB2 mit dem Multiprozessor MP2 und dem Sichtgerät SG verbunden.

Anhand der Fig. 2 werden weitere Einzelheiten der Entscheidungslogik beschrieben. Die Entscheidungslogik soll Kriterien liefern, die den Kommandanten einer Abwehreinrichtung in die Lage versetzen, die vorhanden­ nen Luftlageinformationen schneller als bisher zur Zielbekämpfung einzusetzen. Diese Kriterien sollen zu einer zusätzlichen Freund-/Feindkennung führen, welche parallel zum IFF-System zur Anzeige kommt. Die Ziel­ kennung ist jedoch nur für ein bereits erfaßtes Flugobjekt möglich, da erst dann die für die Auswertung notwendigen Flugparameter zur Verfügung stehen. Um die unbekannten und vermuteten Freund- bzw. Feindziele genauer identifizieren zu können, sind Flugparameter erforderlich, die zu einem Entscheidungskriterium führen sollen. Diese Flugparameter werden durch einen Vergleich der Sollwerte von Freundzielen mit den Istwerten der zu identifizierenden Flugobjekte ausgewertet. Die Summe dieser Parametervergleiche führt dann zu der eigentlichen Entscheidungshilfe. Das Ergebnis wird als Logiksignal für eine Freund-/Feindkennung an das Sicht­ gerät des Suchradars ausgegeben und dort mittels eines Symbols über dem Zielecho zur Anzeige gebracht.

Für die technische Durchführung werden von der Feuer­ leitanlage der Abwehreinrichtung folgende Flugparameter benötigt:
Zielentfernung e, die der Schrägentfernung vom Ziel entspricht,
Zielhöhe h,
Zielgeschwindigkeit V,
Flugzielrichtung δ, die auf Kartenebene projeziert ist,
die Ziellängsbeschleunigung b,
Nordwinkel λ,
Zielentfernung e_K,
diese Flugparameter werden als Analogwerte der Feuerleitanlage an die entsprechend bezeichneten Eingänge der Entscheidungslogik angelegt. Die folgenden Flugzielparameter müssen noch zusätzlich aus den vorhan­ denen Systemwerten aufbereitet werden.

• 1. Zur Flugzielrichtung δ muß noch der Wert des Nordwinkels addiert werden, um die nordbezogene Flugrichtung zu erhalten.
• 2. Das dynamische Flugverhalten eines Flugobjektes wird als Auswertekriterium verwendet, wenn bei einem Direktanflug eines Suchobjektes bei gleichzeitigem Höhenwechsel (Stechflug) die auftretende Längsbeschleu­ nigung ausgewertet wird. Da diese am Beginn des Sturz­ fluges am größten ist, ist eine frühere Warnung des Bedieners möglich.
• 3. Die Auswertung der Flugrichtung bei vorhandenen Flug­ korridoren wird als Kriterium für eine Freundkennung benutzt, wenn sich das Flugobjekt innerhalb eines Korri­ dors befindet und in dessen Richtung bewegt.
• 4. Die Ermittlung des kartenrichtigen Flugzielabstandes bezogen auf den Standort der Abwehreinrichtung ist für die abschließende Vergleichsbewertung der Ziellage im UTM-Gitter der Karte und im Sichtgerät erforderlich (UTM = universal, transversale Merkatorprojektion).

Nach Umsetzung der Istwert-Flugparameter in je einem Analog-Digitalwandler gelangen die Daten über den Datenbus DB1 an den Mikroprozessor mit der Rechenein­ heit CPU, dem programmierbaren Festspeicherbaustein PROM und dem Schreiblesespeicher mit wahlfreiem Zugriff RAM.

Der Schreiblesespeicher RAM ist ein externer Arbeitsspeicher des Mikroprozessors und dient der Speicherung zeitlich wechselnder Daten.

Die Eingabe der Sollwert-Flugzielparameter in den Mikroprozessor erfolgt durch die Eingabetastatur ET eines Bedienfeldes über den Datenbus DB1. Zwei zwischen der Eingabetastatur ET und dem Datenbus DB1 eingefügte Encoderbausteine EC1 und EC2 dienen der Umsetzung der Zeichen für den Datenbus. Als Anzeigefeld sind für ein zweizeiliges Display AD mit z. B. je 16 Anzeigen für Text und Sollwert vorgesehen.

Die Funktion dieses Teiles der Entscheidungslogik ist folgende. Durch eine Programmtaste im Bedienfeld wird ein im programmierbaren Festwertspeicher PROM gespei­ cherter Aufruf zur Anzeige gebracht. Danach erfolgt die zugehörige Sollwerteingabe über die Tastatur durch den Bediener. Über den gemeinsamen Datenbus DB1 werden diese Sollwerte direkt angezeigt. Erst nach Handquittung erfolgt das Einschreiben der Signale in den externen Arbeitsspeicher RAM des Mikroprozessors.

Sobald Vergleichswerte an den Istwerteingängen der Entscheidungslogik vorliegen, ist es Aufgabe des Mikroprozessors, diese Istwerte mit dem im Speicher abgelegten Sollwert zu vergleichen und das Ergebnis wieder zu speichern. Nach Ende eines solchen Soll-Istwertvergleichszyklus wird eine summarische Bewertung durchgeführt und das Ergebnis als zusätzliche Freund-/Feindkennung am Bedienpult angezeigt.

In besonderen Fällen, wie z. B. bei Kennung eines Stech­ fluges, kann eine akustische Vorwarnung erfolgen.

Bei einem fest vorgegebenen Wirkungsbereich für die Entscheidungslogik, der z. B. durch einen oder mehrere Luftstraßenkorridore bestimmt ist, werden die ent­ sprechenden Daten, die die Begrenzung der Luftkorridore angeben, über die Tastatur des Bedienfeldes eingegeben. Für die Darstellung der Flugkorridore auf dem Bild­ schirm des Sichtgerätes ist es vorteilhaft, die Eck­ punkte jedes Korridors in Koordinatenwerten des gebräuchlichen UTM-Gitternetzes einzugeben.

An der Schnittstelle zwischen dem Datenbus DB1 und dem Datenbus DB2 sind die Sende-Empfangsbausteine SEB1 und SEB2 eingesetzt. Die über den Datenbus DB2 zusammen arbeitenden Bausteine des Mikroprozessors MP2 bestehen aus der Recheneinheit UCP2 im programmierbaren Fest­ speicherbaustein PROM2 und dem Schreiblesespeicher RAM2. Über einen Ausgangsbaustein AB und einen Digital- Analogwandler ist das Sichtgerät SG des Suchradars angeschlossen.

Eingangsseitig werden der Recheneinheit UCB2 des Mikro­ prozessors die Weg- und Winkelinformationen der Fahr­ zeugnavigationsanlage FNA zugeführt. Die Funktion des Multiprozessors MP2 besteht darin, die von der Fahrzeug­ navigationsanlage gelieferten Ortskoordinaten der Abwehreinrichtung so zu transformieren, daß das Sicht­ gerät den Standort im Mittelpunkt des Bildschirmes wiedergibt. Eine zweite wichtige Funktion des Mikro­ prozessors MP2 besteht darin, ohne wesentliche Änderun­ gen des Sichtgerätes des Suchradars die Darstellung der die Luftstraßenkorridore begrenzenden Linien auf dem Bildschirm zu ermöglichen.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Freund-/Feindidentifizierung fliegen­ der Objekte in einer Feuerleitanlage, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine autonom arbeitende Entscheidungslogik ein von bekannten Einrichtungen zur Identifizierung (Sekundär­ radar, optische Einrichtungen) unabhängiges zusätzliches Kennungsverfahren eingeführt wird, derart, daß durch Bewertung eines Soll-/Istwertvergleichs der Flugparame­ ter des Flugobjektes eine Freund-/Feindanzeige für den Bediener ausgegeben wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vergleichsauswertung aus den mittels eines Folge­ radars der Feuerleitanlage ermittelten Flugdaten des erfaßten Flugobjektes mehrere Flugparameter (Istwerte), die z. B. den Ort, die Fluggeschwindigkeit und die Flug­ richtung des Flugobjektes in bezug auf den Standort des Feuerleitsystems und auf das dynamische Flugverhalten und die Flugkoordinaten beziehen, aufbereitet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugparameter des erfaßten Flugobjektes (Istwerte) einem Rechner der Feuerleitanlage (Feuerleitrechner) entnommen werden.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte bekannter Flugobjekte für den Vergleich mit den aufbereiteten Istwerten der Flugparameter in der Entscheidungslogik eingespeichert sind.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz der Entscheidungslogik auf einen vorgegebenen Auswertebereich beschränkt ist.

6. Feuerleitsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als übergeordneter Rahmen für den Auswertebereich ein oder mehrere Luftstraßenkorridore dienen.

7. Feuerleitsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinaten für den übergeordneten Rahmen des Auswerte­ bereiches von einer zentralen Stelle dem Feuerleitsystem übermittelt und auf den Standort des Feuerleitsystems transformiert werden.

8. Feuerleitsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Transformationsvorgang die Standortdaten der bordei­ genen Fahrzeugnavigationsanlage (FNA) herangezogen werden.