DE3743583C2 - Zündvorrichtung für eine Panzerbekämpfungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Panzerbekämpfungsvorrichtung, die außer der Zündvorrichtung einen Träger, eine militärische Ladung und eine Richtvorrichtung umfaßt und vorab an einer vorgegebenen Stelle mit fester Schußachse in einer Vertikalebene Δ und mit berührungsloser Detektierung der Umgebung aufgestellt wird.

Im einzelnen handelt es sich darum, eine in horizontaler Richtung wirksame "intelligente" Boden/Boden-Bekämpfungsvorrichtung zu schaffen, die aus einer manuell über einen Träger auf dem Boden angeordneten Panzermine oder dergleichen besteht, deren Zündvorrichtung u. a. die folgenden Möglichkeiten und Eigenschaften bietet, die auch Gütekriterien darstellen:

• - Die Mine verfügt über mindestens zwei Sensoren, die ohne körperlichen Kontakt Änderungen physikalischer Größen unterschiedlicher Art in der näheren Umgebung festzustellen vermögen, nämlich einen ersten Sensor im dauernden Überwachungszustand, der bei Aktivierung seinerseits die Detektierung durch einen zweiten Sensor auslöst;
• - die Zündvorrichtung ist einfach zu installieren;
• - die Zündvorrichtung ist unempfindlich gegenüber klimatischen Beanspruchungen und mangelnder Sicht;
• - die Zündvorrichtung ist schwer zu orten.

Minen des vorstehend geschilderten Typs sind bekannt. Beispielsweise in der nachveröffentlichten DE 36 01 053 A1 ist eine Auslöseanordnung für Richtminen beschrieben, die zur Panzerbekämpfung vorgesehen ist und daher an einer vorgewählten Stelle in horizontaler Richtung angeordnet ist und alle dazu notwendigen Funktionseinheiten wie Zünder, Richtgerät usw. aufweist. Zur Detektierung eines Zieles sind drei Sensoren vorgesehen. In Zielrichtung, d. h. in einer Vertikalebene ist ein La­ serentfernungsmesser als Auslösesensor verwendet. Zur Detektierung eines vorbeifahrenden Ziels sind zwei IIR-Sensoren vorgesehen, die in bezug auf die Vertikalebene um einen bestimmten Winkel nach rechts und links versetzt angeordnet sind.

Aus der US 4,398,466 ist eine gattungsgemäße Richtmine zur Panzerbekämpfung beschrieben, die einen Laserentfernungsmesser zur Zielerkennung und mehrere akustische Sensoren zur Detektion verwendet. Bei dieser Zündvorrichtung wird mit Hilfe eines optischen Sensors der Zielhintergrund abgetastet und in Form einer Karte gespeichert. Diese Karte wird dann bei Annäherung eines Ziels mit dem dann ermittelten Bild verglichen und durch Differenzbildung auf die Anwesenheit eines Ziels geschlossen.

Ein weiterer bekannter Minentyp ist die SUG.MIACAH, die mit einem Zünder IRMAH versehen ist, hergestellt von der Firma GIAT.

Die Zündvorrichtung dieser Mine umfaßt einen Schall­ überwachungssensor, der bei Überschreiten einer be­ stimmten Rauschschwelle einen zweiten, infrarot-arbei­ tenden Sensor aktiviert, der aus einem einzigen, in der Schießachse der militärischen Ladung, d. h. in der Ebene Δ, liegenden Strahl besteht. Eine derartige Mine ist zwar wegen der zuvor aufgeführten Eigenschaften Panzerminen überlegen, die einen körperlichen Kontakt zur Zündung erfordern, hat aber dennoch zahlreiche Nachteile. Hierzu gehören beispielsweise die Möglich­ keit zahlreicher Fehlalarme und vor allem der Umstand, daß kein Beschußentfernungsfenster vorgesehen ist. Aus mehreren, später noch erläuterten Gründen soll nämlich die militärische Ladung nicht auf ein Objekt abgefeuert werden, das sich außerhalb eines optimalen Entfernungsfensters befindet (Fensterbreite = Maximal­ entfernung d_maxi - Minimalentfernung d_mini).

Folgendes technisches Problem ist zu lösen:
Geschaffen werden soll eine Boden-Panzerbekämpfungs­ mine, die nach manueller Anbringung autark im Sinne von selbstversorgt ist und selektiv bestimmte Klassen von Objekten abfangen kann, auf andere Objekte jedoch nicht anspricht, beispielsweise also gegen gepanzerte Ketten- oder Radfahrzeuge wirksam ist, die durch einen Geschwindigkeitsvektor nach Betrag und Vorzeichen sowie durch physikalische Parameter wie Abmessungen, Masse, Erscheinungsbild im infraroten Wärmespektrum oder im radioelektrischen Spektrum gekennzeichnet sind. Die Beobachtung oder Überwachung der Umgebung soll unter einem Raumwinkel stattfinden, der durch einen Öffnungswinkel in der Höhen- und der Seitenebene defi­ niert ist und soll sich über eine Tiefe von einigen hundert Metern erstrecken. Die Schieß- oder Wirkungs­ achse wird als Gerade und festliegend angenommen. Zur Schaffung dieser Mine bzw. einer ähnlichen Bekämp­ fungsvorrichtung wird angenommen, daß die Eigenschaften der militärischen Ladung, wie etwa die Geschwindigkeit, die Wirksamkeitsentfernung, die Art der Ladung, die Genauigkeit der Einhaltung der Schußbahn, bekannt sind und die daher nur auf dem Boden installiert und in dem unter Berücksichtigung der Parameter des Systems günstigsten Zeitpunkt oder Augenblick gezündet werden muß. Die Einhaltung eines optimalen Schießentfernungs­ fensters ist zunächst einmal aus Gründen der Wirksam­ keit der militärischen Ladung geboten. Die Zündung unterteilt sich sehr deutlich je nach Art der verwende­ ten Ladung. Derzeit lassen sich zwei große Kategorien unterscheiden:

• - Die sich selbst durchschweißenden Ladungen, deren Durchdringungsvermögen für Panzerungen sehr rasch mit der Entfernung abnimmt, so daß sie bei einem von der Seite angegriffenen, modernen Panzerfahrzeug über mehr als 40 Meter nicht mehr wirksam sind. Die minimale Schießentfernung stellt kein besonderes Problem dar, sofern die Aufschlagentfernung nämlich etwa das Fünffache des Ladungsdurchmessers berücksichtigt wird.
• - Die Geschosse oder Raketen mit Treibladung, bei denen die militärische Ladung durch einen Treibsatz in die Nähe des Objektes gebracht wird und das Durch­ dringungsvermögen unabhängig von der Entfernung ist. Zu berücksichtigen ist, daß der Treibsatz der Rakete (oder des Raketengeschosses) erst einige Meter nach dem Ausstoß aus dem Rohr oder der anderweitigen Abschußvorrichtung zündet und daß die Geschwindig­ keit dann langsam zunimmt und die Flugbahn genauer eingehalten wird.
  Des weiteren stellt die begrenzte Genauigkeit der Einhaltung der Flugbahn der militärischen Ladung nach dem Abfeuern eine Begrenzung für die maximal zulässige Entfernung dar.
• - Im Fall der selbstdurchschweißenden Ladungen ist die Ausrichtung der Achse des Aufschlages nur auf einige Grad genau in bezug auf die Struktur der Ladung beherrschbar; berücksichtigt werden muß auch eine winkelmäßige Versetzung dieser Struktur in bezug auf den Boden im Moment der Explosion. Unabhängig von diesen Schießungenauigkeiten beim Abfeuern der militärischen Ladung muß als eine korrekte Flugbahn oder Schußachse begünstigender Faktor der Umstand genannt werden, daß die Achse bis zum Aufschlag als geradlinig angesehen werden kann.
• - Bei Raketengeschossen hängt die Beherrschung der Schußachse oder Flugbahn von zahlreichen Parametern ab, hierunter der Aerodynamik, dem Antrieb, der Stabilität der Abschußstelle im Moment des Abfeuerns und der Seitenwindempfindlichkeit. Allgemein läßt sich sagen, daß die Genauigkeit des Schusses in bezug auf die theoretische Flugbahn durch die zu der Flugbahn rechtwinklige Abweichung gegeben ist, die auf den zunehmenden Höhenverlust und auf den Seiten­ windeinfluß zurückzuführen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Untergruppe aus der Klasse der gepanzerten Fahrzeuge unter anderen Arten von beweglichen Erdzielen selektiv erkennen zu können, wobei ein Feuerbefehl gegen ein identifiziertes, gepanzertes Fahrzeug davon abhängig gemacht werden soll, daß das letztere bestimmte Entfernungs- und Geschwindigkeitsmerkmale, die innerhalb gewisser Entfernungs- und Geschwindigkeitsbereiche liegen, aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Zündvorrichtung gelöst.

Man erhält durch die Erfindung eine Panzerbekämpfungs­ vorrichtung, die deutliche Vorteile gegenüber bekannten Panzerbekämpfungsvorrichtungen hat. Ihre Konzeption hinsichtlich eines Schußvorhaltes erhöht die Auftreff­ wahrscheinlichkeit der militärischen Ladung auf das Ziel. Die Verminderung der Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen erlaubt es in Verbindung mit der guten Schußgenauigkeit, diese Art von Panzerminen zu mehreren anzuordnen, so daß ein bevorzugter Einsatzzweck die Zerstörung von Fahrzeugen ist, die sich auf Straßen fortbewegen. Ein weiterer Vorteil beruht auf den geringen Anforderungen an die Aufstellung, die wiederum darauf zurückzuführen sind, daß die Zündvorrichtung, die so ausgelegt ist, daß sie an verschiedene Arten von militärischen Ladungen anpaßbar ist, demontierbar und gegebenenfalls wiederverwendbar ist, wenn sie nicht bei dem vorhergehenden Abschuß beschädigt wurde.

Die Zündvorrichtung ist außerdem unempfindlich gegenüber klimatischen Beanspruchungen, kann bei Tag oder bei Nacht arbeiten, selbst bei leichtem Regen oder schwachem Nebel, läßt sich schlecht orten, weil sie im Über­ wachungsbetrieb passiv mit Infrarotstrahlung arbeitet, ist wenig anfällig gegen Stör- oder Täuschmaßnahmen und wird durch ein Kampfgeschehen in der Umgebung praktisch nicht beeinflußt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der nur beispiel­ haft aufzufassenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1a und 1b eine Panzerbekämpfungsvorrichtung mit einer Zündvorrichtung nach der Erfindung, aufgestellt an einem zuvor ausgewählten Ort, in der Aufsicht und in der Seitenansicht,

Fig. 2 eine geometrisch gehaltene Auf­ sicht auf die Panzerbekämpfungs­ vorrichtung und ein sich in dessen näherer Umgebung bewegendes, potentielles Ziel,

Fig. 3 eine konstruktive Anordnung zur Verwirklichung der Technik der passiven Infrarotdetektierung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Schal­ tungsanordnung zur analogen Ver­ arbeitung des Infrarotsignals,

Fig. 5 ein allgemeines Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Zündvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 6 ein Flußbild oder Organigramm einer in einen Schießbefehl ein­ mündenden Entscheidungsabfolge,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Schal­ tung zur Verarbeitung eines Signals, das durch das Erscheinen eines potentiellen Ziels in einem äußeren Infrarot-Detektierungs­ feld der Zündvorrichtung aus­ gelöst wird,

Fig. 8 ein Diagramm der Signale in der Schaltung nach Fig. 7,

Fig. 9 ein Blockschaltbild zur Erläute­ rung des Übergangs von dem Überwachungszustand in den aktivierten Zustand der Zündvor­ richtung,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Verarbeitung eines Signals, das durch das Erscheinen eines Ziels in einem inneren infraroten Detektierungsfeld der Zündvorrichtung ausgelöst wird,

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des einen Teil der Erfindung bildenden Radarsystems.

In Fig. 1 ist eine Panzerbekämpfungsmine 1 dargestellt, die aus einem Träger 2, einer in einem geeigneten Auf­ nahmebehälter enthaltenen, militärischen Ladung 3, einer Zündvorrichtung 4 und einer Richtvorrichtung 5 besteht. Die die Elemente 2 bis 5 umfassende Anordnung ist vorzugsweise zerlegbar, was ihren Transport erleich­ tert. Die verschiedenen Elemente werden an einem vorher ausgewählten Ort 10 zusammengebaut und aufgestellt. Die zu montierenden Untereinheiten umfassen vorzugsweise den Träger 2 und die mit ihm über spezielle Befestigungs­ mittel an ihrem Aufnahmebehältnis verbundene militärische Ladung 3, sowie als weitere Untereinheit die Zündvorrich­ tung 4 und das Richtgerät 5, wobei eine mechanische Vorrichtung 6 zur Verbindung der Zündvorrichtung und der militärischen Ladung und zur gleichsinnigen Ausrich­ tung der Schußachse und der Felder der Sensoren der Zündvorrichtung dient. Die Elemente 2 und 6 können je nach Art der militärischen Ladung unterschiedlich aus­ gebildet sein. Die Zündvorrichtung 4 ist vorteilhaft so ausgebildet, daß sie rasch mit einem Abschußrohr für Raketengeschosse zur Panzerbekämpfung oder mit einer Mine mit selbstdurchschweißender Ladung und horizontaler Wirkung verbindbar ist. Diese besondere konstruktive Anordnung ermöglicht es, die Zündvorrichtung eventuell wieder zu verwenden. Im Falle des Einsatzes mit einer selbstdurchschweißenden Ladung oder mit auf kurze Entfernung abgefeuerten Raketengeschossen ist allerdings die Beschädigung oder auch die Zerstörung der Zündvor­ richtung sehr wahrscheinlich. Die Eigenschaften der militärischen Ladung werden als bekannt angenommen, also die (entfernungsabhängige) Geschwindigkeit, die Wirkungsentfernung, die Art der Ladung sowie die Flug­ bahngenauigkeit. Die Schußachse 7 der militärischen Ladung (vergleiche Fig. 1b) verläuft parallel zum Boden in einer Höhe von etwa 0,7 m. Diese Schußachse ist eine Gerade und liegt ortsfest in einer Vertikalebene Δ.

Die nachfolgend beschriebene Zündvorrichtung beruht auf einem System zur Analyse der Umgebung, das nach Er­ kennung eines Ziels an unterschiedliche Bauformen militärischer Ladungen einen Zündbefehl zu geben vermag. Die Überwachung der Umgebung findet in einem Raumwinkel statt, der durch eine gegebene Öffnung in der Seiten­ ebene und in der Höhenebene begrenzt ist, und über eine Tiefe von einigen hundert Metern. Hierzu führt die Zünd­ vorrichtung, die mit der Abschußvorrichtung der militä­ rischen Ladung starr verbunden ist, eine Überwachung der Umgebung mit Hilfe von zwei Arten von Sensoren durch: einem Infrarotsensor 8 (vergleiche Fig. 3) und einem radioelektrischen Sensor 9 (vergleiche Fig. 5), die beide Bestandteil der Zündvorrichtung sind. Die Detek­ tierung der Annäherung eines Fahrzeuges und anschließend seine Analyse erfolgen ausschließlich auf dem Empfangs­ weg, ausgehend von wenigstens zwei IR-Strahlenbündeln, die in Vertikalebenen V bzw. U liegen und durch den Punkt O verlaufen, in dem sich die Zündvorrichtung be­ findet (vergleiche Fig. 1a), wobei die Bezugszeichen V und U auch zur Bezeichnung dieser Strahlenbündel dienen, nämlich des äußeren Strahlenbündels V und des inneren Strahlenbündels U. Diese Strahlenbündel, die vorzugs­ weise eine passive Infrarotstrahlung im Fenster von 8 bis 12 µ sind, haben jeweils in der Höhenebene einen Öffnungswinkel von θs, dessen einer Schenkel durch die Horizontale und dessen anderer Schenkel durch eine Ge­ rade gebildet wird, die mit der Horizontalen einen Winkel von einigen zehn Grad nach unten einschließt. Das innere Strahlenbündel U hat in der Seitenebene eine Lage entsprechend einem Winkel β in bezug auf Δ in der Größenordnung von etwa zehn bis zwanzig Grad und das äußere Strahlenbündel V hat eine Lage in der Seiten­ ebene entsprechend einem Winkel β + α, wobei α ein kleiner Winkel von einigen Grad ist. In bekannter Weise ermöglicht die Detektierung durch diese Strahlen die Unterscheidung von Temperaturunterschieden von weniger als 1 Grad Kelvin, vorausgesetzt, daß diese Änderungen mit einer Frequenz von mehr als einigen Zehntel Hertz, typisch mehr als 0,5 Hz und weniger als einige zehn Hertz erfolgen.

Der zweite, radioelektrische Sensor ist ein linear frequenzmoduliertes CW-Radar, ein sogenanntes FM/CW-Radar mit vorzugsweise nur einer Antenne, deren Sende- und Empfangkeulen in den Fig. 1a und 1b durch ihre gestrichelt gezeichnete Hüllkurve 11 dargestellt sind. Ein Ausführungsbeispiel dieses Radargerätes 9 wird nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 11 beschrieben. Die Keulen 11 umgeben im wesentlichen die Strahlen­ bündel V und U, umschließen diese also gewissermaßen. Dementsprechend haben die Keulen in der Seitenebene, gerechnet ausgehend von der Ebene Δ, einen Öffnungs­ winkel von etwas mehr als α + β und in der Höhenebene einen Öffnungswinkel von etwas mehr als θs. Die Entfernungsauflösung des Radargerätes ist besser als 5 m und seine Empfindlichkeit ermöglicht die Wahrnehmung eines Zieles mit einer äquivalenten Radarfläche von mehr als 10 m² bis an die Reichweitengrenze. Festzuhalten ist, daß dieses FM/CW-Radar nicht mit dem Doppler­ effekt arbeitet.

Die beschriebene Anordnung der Keulen und der Strahlen­ bündel ermöglicht die Zerstörung eines Ziels, das sich aus einer der beiden möglichen Richtungen quer zur Ebene Δ dieser nähert, im vorliegenden Fall in Richtung des Pfeiles 12 für ein sich auf der Bahn 13 in Fig. 1a bewegendes Ziel. Sofern angestrebt wird, ein potentielles Ziel unabhängig davon zu zerstören, in welcher Richtung es die Ebene Δ durchquert, kann man die Detektierung symmetrisch zu der Ebene Δ dadurch ausbilden, daß man die Keulen des FM/CW-Radars so vergrößert, daß die Ebene Δ ihre Symmetrieebene ist und indem man zwei wei­ tere IR-Strahlenbündel V′ und U′ vorsieht, die den Strahlenbündeln V bzw. U entsprechen und symmetrisch zu diesen in bezug auf die Ebene Δ verlaufen.

Aus Fig. 2 sind die geometrischen Beziehungen sowie die hierfür verwendeten Bezeichnungen zu entnehmen, anhand derer die Arbeitsweise der Zündvorrichtung nach der Erfindung erläutert wird. Zusätzlich zu den bereits im Zusammenhang mit Fig. 1a genannten Bezeichnungen bedeuten

• - 14 das auf der Bahn 13 in Richtung der Ebene Δ mit einer Geschwindigkeit v_c fahrende Ziel,
• - δ den Radialstrahl, der die Zündvorrichtung mit der Vorderfront des potentiellen Zieles 14 ver­ bindet und mit der Ebene Δ einen Winkel γ einschließt
• - ξ den Winkel, den die Bahn 13 mit der Ebene Δ einschließt,
• - B, A und C die Schnittpunkte der Bahn 13 mit den Ebenen V bzw. U bzw. Δ.

Des weiteren ist ein Schießgebiet festgelegt, das aus den schon einleitend genannten Gründen ein optimales Schießentfernungsfenster erfordert, sowie eine Grenze der Geschwindigkeit des potentiellen Ziels sowohl nach Richtung als auch nach Betrag. Diese letztere Begrenzung führt beispielsweise zu den nachfolgenden Bedingungen:

45° < ξ < 135° (1)

und

v_cmini < v_c < v_cmaxi (2)

v_cmini und v_cmaxi sind hierbei die Minimalgeschwindigkeit und die Maximalgeschwindigkeit des Ziels. Diese Bedingun­ gen ergeben in Fig. 2 zwei verbotene Zonen, von denen jede durch zwei Ebenen F, G bzw. H, I begrenzt wird, die einen Winkel von 45° mit der Ebene Δ bilden und zu denen die jeweiligen Entfernungsgrenzen d_mini = OR und d_maxi = OL gehören, innerhalb derer ein Fahrzeug die Ebene Δ erreichen muß um ein potentielles Ziel zu sein. In dem in Fig. 2 rechts von der Ebene Δ liegenden Teil bilden die jeweiligen Ebenen F und H in der das Segment OL enthaltenden Detektierungszone einen Winkel von 135° mit der Ebene Δ. Der Schnitt zwischen den Ebenen F, V und U legt ein Segment QP = S_mini fest und der Schnitt zwischen H, V und U legt ein Segment NM = S_maxi fest.

Das Radar 9 arbeitet in einer besonderen Weise. Die grundlegenden Eigenschaften werden nachfolgend erläutert:

• - Bei der ersten Detektierung, die sofort nach der Anbringung der Zündvorrichtung und ohne irgendeine von den IR-Strahlenbündeln festgestellte Änderung der Umgebung durchgeführt wird, erstellt und speichert das Radar eine Umgebungsfrequenzkarte, die auch als Karte der äquivalenten Radarfläche der Echos bezeich­ net werden kann. Zugrunde liegt eine spektrale Analyse dessen was sich in dem Raumwinkel der Radar­ keulen 11 befindet und nachfolgend bezeichnet wird mit: SER_ref = f₁(d) (3)hierin bedeuten:
  SER: Äquivalente Radarfläche der Echos (französisch: Surface Equivalente Radar)
  d: Entfernung
• - Ausgelöst durch einen anderen Sensor, im vorliegenden Fall einen IR-Sensor, der eine Änderung der Temperatur in der Umgebung festgestellt hat, führt das Radar eine weitere Detektierung und Messung der Umgebung, ähnlich der vorhergehenden, durch.
  Diese wird bezeichnet mit: SER_m = f₂(d) (4)
• - Anschließend wird folgende Beziehung errechnet: SER_m - SER_ref = f₃(d) (5)

Die durch die Gleichung (5) ausgedrückte Differenz­ karte der äquivalenten Radarfläche der Echos ermöglicht es, festzustellen, in welcher Entfernung eine Änderung der SER (äquivalenten Radarfläche) stattgefunden hat und in welcher Größenordnung diese Änderung liegt. Diese Meßtechnik hat den Vorteil, den Einfluß der Umgebung praktisch vollständig auszuschalten, also alle Festechos, aber auch die radarinternen Störechos, was vor allem dann wertvoll ist, wenn ein Radar mit einer einzigen Antenne sowohl zum Senden als auch zum Empfangen benutzt wird.

Eine erste, vereinfachte Beschreibung der Arbeits­ weise der Zündvorrichtung gibt die nachfolgende Tabelle, die einerseits die chronologische Reihen­ folge der zu realisierenden Funktionen und der zur Erlangung der gewünschten Eigenschaften zum messenden Parameter, andererseits den zu jeder Funktion gehörigen Sensor angibt.

Tabelle

Nachfolgend wird in Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 die durch den IR-Sensor 8 (Fig. 5) durchgeführte Detektierung beschrieben. Die Detektierung des Ein­ dringens erfolgt ausgehend von den Strahlenbündeln V und U oder den Strahlenbündeln V′ und U′. Der Einfachheit halber werden diese nachfolgend (wie auch schon in der voranstehenden Tabelle) als Strahlen bezeichnet. Wie im Fall der Fig. 2 be­ schränkt sich die Beschreibung auf eine Ausführungs­ form mit den Strahlen V und U, da die Strahlen V′ und U′ den beiden erstgenannten vollkommen entsprechen. Die Strahlen V und U werden ausgehend von nachfolgenden Elementen erhalten:

• - eine Optik 16, die durch ihre Brennweite f, ihren Öffnungswinkel und ihre optische Achse 17 charak­ terisiert ist,
• - ein Filter 20, das die Auswahl des Analysespektral­ bandes erlaubt, das beispielsweise zwischen 3 µ und 14 µ liegt und vorzugsweise zwischen 8 und 12 µ liegt.
• - eine in der Brennebene der Optik 16 liegende Anord­ nung 18 aus mehreren IR-Detektoren 19 und 21, 22, 23, 24, die in dem verwendeten IR-Analyseband empfind­ lich sind, also beispielsweise pyroelektrische Detektoren sein können, die in dem Fenster von 8 bis 12 µ infrarotempfindlich sind. Die Abmessungen dieser Detektoren und ihre Anordnung relativ zu einander ergibt zusammen mit der Brennweite der Optik 16 das Analysefeld V für den Detektor 19 und das Analyse­ feld U für die Detektoranordnung 21, 22, 23, 24. Der Strahl V, dessen Analyseraumwinkel θ_s · θ_g beträgt, wobei θ_g ein sehr kleiner Seitenwinkel ist, besteht in der Vertikalebene aus n aneinandergrenzenden Einzelstrahlen, deren Öffnungswinkel in der Seiten­ ebene θ_g beträgt und deren Öffnungswinkel in der Höhenebene θ_s/n ist, wobei n im Beispiel der Fig. 3 gleich 4 ist.

Jeder Detektor der Anordnung 18 ist mit einer eigenen Signalverarbeitungsschaltung verbunden, wie sie im Blockschaltbild in Fig. 4 dargestellt ist. Diese analoge Signalverarbeitungsschaltung umfaßt nacheinan­ der einen Detektor 26 (der einen der Detektoren 19, 21, 22, 23 oder 24 symbolisiert), einen Vorverstär­ ker 27, einen Verstärker 28 und ein Bandpaßfilter 29. Das Filter 29 liefert die Spannung V₂₆ (V₁₉, V₂₁, V₂₂, V₂₃ oder V₂₄). Die Gesamtbandbreite dieser Schaltung liegt zwischen einigen Zehntel Hertz (typisch 0,5 Hz), damit sie für Gleichkomponenten unempfindlich ist und einigen zehn Hertz (typisch 50 Hz), was der maximal für die Erkennung von Fahrzeugen notwendigen Modula­ tionsfrequenz entspricht. Die aus der Optik, dem De­ tektor 26 und dessen nachgeschalteter Verstärker- und Filterschalter bestehende Gesamtanordnung hat ein NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) von weniger als 1° K.

Eine Ausführungsform der Zündvorrichtung wird nach­ folgend anhand der Fig. 5 und 6 beschrieben. Die Fig. 5 zeigt neben dem IR-Sensor 8 und dem Radar 9 die Speicher-, Abschätz- und Recheneinrichtungen 31, die im bevorzugten Fall der Fig. 5 eine analoge und eine digitale Verarbeitung der Ausgangssignale der Sensoren 8 und 9 vornehmen. Fig. 6 ist ein Organi­ gramm oder Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeits­ weise der in Fig. 5 dargestellten Zündvorrichtung.

Die Ausgangsspannung V₁₉ des IR-Sensors 8, die sich auf den Strahl V (oder V′) bezieht, wird parallel einer. IR-Überwachungsschaltung 32 und einem Multiplexer 33 zugeführt. Die Ausgangsspannungen V₂₁ bis V₂₄, die sich auf den Strahl U beziehen und die Ausgangsspannung V_R des Radars 9 werden ebenfalls dem Multiplexer 33 zugeführt, der alle an ihm anliegenden Signale mit einer geeigneten zeitlichen Trennung an seinem Ausgang in Serie an eine Abtast- und Halteschaltung 34 abgibt. Diese Signale werden anschließend über einen A/D-Wand­ ler 35 in einen Abtastwertspeicher 36 in digitaler Form eingeschrieben. Die in dem Speicher 36 gespeicherten Daten stehen nun zur Verarbeitung durch einen Signal­ verarbeitungsprozessor 37 bereit, der die notwendigen Rechnungen vornimmt, sowie durch einen Steuerungs­ prozessor 38, der die verschiedenen Rechenabschnitte steuert und die notwendigen Entscheidungen trifft. Hierzu können die in dem Speicher 36 enthaltenen, digitalen Abtastwerte an die Prozessoren 37 und 38 übertragen werden, wobei Programmspeicher 39 im Dialog mit dem Steuerungsprozessor 38 stehen und die Befehle für den Signalverarbeitungsprozessor 37 liefern. Der Steuerungsprozessor ist außerdem so ausgelegt, daß er die im Prozessor 37 ermittelten Rechenergebnisse er­ hält. Eine von dem Prozessor 38 getroffene Feuerbefehls­ entscheidung wird in einem Zeitpunkt t_d über eine elektronische Schaltung 39, die Sicherheitsvorkehrungen enthält, an eine Zündschaltung 41 übertragen.

Der Ablauf der einzelnen Vorgänge, der die Programmie­ rung des Speichers 39 bestimmt, kann beispielsweise folgendermaßen geschehen (vergleiche Fig. 6):
In dem Schritt 101 erfolgt die allgemeine Initialisie­ rung der Zündvorrichtung im Zeitpunkt ihrer Anbringung oder Installation. Diese Initialisierung berücksich­ tigt alle Eingangsparameter, die an den Schnittstellen im Moment der Herstellung der Verbindung anstehen, beispielsweise die Aktivierungsdauer der Zündvorrich­ tung, die mehrere zehn Tage erreichen kann und eine selbsttätige Abschaltung oder eine Selbstzerstörung am Ende der Aktivierungsperiode.

Im Schritt 102 erfolgt die Einspeicherung der Karte in den Speicher 36, die den Wert der Echos SER_ref = f₁(d) angibt.

Nach Durchlaufen einer Adresse "ETI" wird im Schritt 103 eine etwaige Reinitialisierung durchgeführt, wenn ein Übergang in den Alarmzustand stattgefunden hat, der nicht zum Zünden geführt hat.

Im Schritt 104 wird eine Unterbrechung des Strahls V (bzw. V′) zum Zeitpunkt t₂ detektiert und in 104′ ge­ speichert. Die Zündvorrichtung verbleibt im Überwachungs­ zustand, d. h. daß lediglich die Detektierungsschaltungen der außenliegenden Strahlen V und V′ spannungsversorgt sind.

Im Schritt 105 wird eine Unterbrechung des Strahls U (bzw. U′) im Zeitpunkt t₁ detektiert. Die Zündvorrichtung geht vom Überwachungszustand in den aktivierten Zustand über, in der alle elektronischen Schaltungen spannungs­ versorgt werden.

Im Schritt 106 wird der Zeitpunkt t₁ gespeichert; Erläuterungen über ein Ausführungsbeispiel zur Kenn­ zeichnung der Zeitpunkte t₁ und t₂ werden später im Zusammenhang mit den Fig. 7 bis 10 gegeben.

Im Schritt 107 wird geprüft, ob die Fahrrichtung der zu identifizierenden Fahrzeuge mit den Sollwerten übereinstimmt. Wenn dies nicht der Fall ist (N), d. h. wenn das Fahrzeug sich in der nicht selektierten Richtung bewegt - sofern nur eine bestimmte Fortbewe­ gungsrichtung vorgegeben wurde - erfolgt die Rückkehr zu der Adresse "ETI". Wenn das Kriterium der Bewegungs­ richtung erfüllt ist (Y), folgt der Prüfschritt 108, in welchem der Wert t₁-t₂ mit den Schwellwerten s₁ und s₂ verglichen wird, die einen zugelassenen Ge­ schwindigkeitsbereich und einen zugelassenen Entfer­ nungsbereich für ein potentielles Ziel festlegen. Wenn die Prüfung zu einem negativen Ergebnis führt (Fahrzeug zu langsam oder zu schnell) erfolgt Rück­ kehr zur Adresse ETI. Wenn der Wert t₁-t₂ inner­ halb der vorgegebenen Grenzen liegt (Y), werden im Schritt 109 die folgenden Messungen und Rechnungen vorgenommen: SER_m = f₂(d), SER_m - SER_ref = f₃(d), sowie d_c im Punkt A, der als die Abszisse des Maximums von f₃(d) definiert ist.

Anschließend wird im Prüfschritt 111 verifiziert, ob der Wert von d_c(d) innerhalb der Entfernungs­ grenzen S₃ und S₄ entsprechend d_mini bzw. d_maxi liegt. Bei negativem Ergebnis (Fahrzeug zu nahe oder zu weit entfernt) erfolgt Rückkehr zur Adresse "ETI".

Wenn das Prüfergebnis positiv ist (Y), wird im Schritt 112 f₃(d) eingespeichert. Hier ist einzuschieben, daß dann, wenn das Objekt sehr nahe ist, die Zeit nicht ausreicht, um seine vollständige Infrarotanalyse durch vereinfachte Wärmebildabbildung durchzuführen.

Im Schritt 113 wird aus den Werten von t₂, t₁, d_c und anderen durch die Konstruktion des Systems bedingten Parametern ein geschätzter Zeitpunkt t_md errechnet, zu dem das Fahrzeug in die Ebene Δ eintreten sollte. Die Infrarotanalyse muß vor dem Zeitpunkt t_md beendet oder in diesem Zeitpunkt unterbrochen werden. Hierzu wird im Zeitpunkt t₁ ein nicht dargestellter Echtzeit- Taktgeber gestartet, was den Vergleich der gewünschten Zeiten ermöglicht. Im Schritt 114 wird die Abtast­ periode T_EIR des vereinfachten Infrarotbildes des Fahrzeuges errechnet, um für alle in Betracht kommenden Entfernungen eine korrekte Auflösung zu erzielen. Diese Abtastperiode ist durch die folgende Gleichung gegeben:

Hierin ist rh die minimale waagerechte Auflösung, die man sich für das Fahrzeug unter Berücksichtigung des Winkels, unter dem es sich in bezug auf U (oder U′) darbietet, wünscht und dγ/dt wird in erster Näherung durch folgende Beziehung geliefert:

α ist hierbei in Radian einzusetzen.

Dieses Verfahren ermöglicht es, für ein Fahrzeug von im vorhinein gegebener Länge stets die gleiche Anzahl von Abtastwerten zu erhalten, unabhängig von seiner Geschwindigkeit und seiner Passierentfernung innerhalb der zugelassenen Grenzen. Im nächsten Schritt 115 wird die Konfiguration der Einzelstrahlen von U oder U′, die durch die Detektoren 21, 22, 23 und 24 festgelegt sind, an die Entfernung d_c angepaßt. Befindet sich das Fahrzeug in der minimalen Beobachtungsentfernung, so nimmt sein aus Ketten oder Rädern bestehender Rollantrieb das vertikale Feld der n Detektoren ein. Befindet sich hingegen das Fahrzeug in der maximalen Beobachtungsentfernung, so nimmt der Rollantrieb das Feld lediglich eines einzigen Detektors ein, usw. des­ jenigen des obersten Strahles, gerechnet von der Schußachse 7 aus. Diese letztere Bedingung ermöglicht es darüber hinaus im vorhinein den für θ_s/n zu wählen­ den Wert festzulegen, also den Öffnungswinkel eines Einzelstrahles in der Höhenebene. Hieraus ergibt sich dann der Wert für n.

Die Abtastwerte entsprechend n′ (n′ ≦ n) Infrarotanalyse­ zeilen des Gesichtsfeldes werden im Schritt 116 ge­ speichert und parallel hierzu läuft ein Testschritt 117 ab, in dem geprüft wird, ob der Zeitpunkt t_md verstrichen ist. Wenn dies der Fall ist (Y), folgt der Schritt 118, in dem die Infrarotbeobachtung unter­ brochen und in dem bereits gespeicherten, vereinfachten IR-Teilbild nach einem charakteristischen Infrarot­ kennzeichen gesucht wird. Ist hingegen t_md noch nicht verstrichen (N), so folgt der Schritt 119, in dem ein charakteristisches Infrarotkennzeichen gesucht wird, das im wesentlichen die Form des Rollantriebes (der Gleiskette) des Fahrzeuges ist, usw. unter Berück­ sichtigung dessen, daß diese zufolge der Rollbewegung eine Erwärmung erfahren hat, unabhängig davon, ob es sich um Kettenfahrzeuge oder um Radfahrzeuge handelt. Entweder vom Schritt 118 aus oder vom Schritt 119 aus wird in eine Testsequenz im Schritt 121 eingetreten, in dem durch Vergleich mit typischen Bildern oder auch durch Extraktion charakteristischer Merkmale ermittelt wird, ob das vereinfachte Infrarotbild des Fahrzeugs einer Klasse von Fahrzeugen angehört, die zu zerstören sind. Ist dies nicht der Fall (N), er­ folgt Rückkehr zur Adresse "ETI". Ist dies der Fall (Y), so schließt sich der Prüfschritt 122 an. Hierbei wird ausgehend von f₃(d) bestimmt, ob die äquivalente Radarfläche des Fahrzeugs hinreichend groß ist. Hierbei handelt es sich um eine in dem Flußdiagramm nur angedeutete Prüfung, zu der ergänzend auszuführen und zu unterstreichen ist, daß die Minimalgröße des anzugreifenden gepanzerten Fahrzeugs zuvor in Zusammen­ arbeit mit den zuständigen Stellen und im Bedarfsfall von Fall zu Fall festgelegt werden muß. Der Schritt 122 gibt an, daß es möglich ist, f₃(d), dessen Wert im Schritt 112 gespeichert wurde, mit Karten der SER (also der äquivalenten Radarfläche) typischer Ziele zu vergleichen und zur Adresse "ETI" zurückzu­ kehren, wenn die Amplitude von f₃(d) zu klein ist. Der nächste, gestrichelt gezeichnete Schritt 123 ist optional. Er besteht darin, in diesem Stadium eine zweite Radarmessung der Entfernung d_c2 Zündvorrichtung - Fahrzeug durchzuführen, die es ermöglicht, durch Vergleich mit d_c die Änderung der Entfernung Zünd­ vorrichtung - Fahrzeug zu ermitteln. Diese zweite Messung hat den Zweck, die Kenntnis des Winkels ξ zu verbessern, was die doppelte Folge hat, die Entfernung OC und den Zeitpunkt t_d der Zündung der militärischen Ladung jeweils mit besserer Genauigkeit errechnen zu können. Diese zweite Messung ist mit einer zweiten Prüfsequenz von d_c2 im Schritt 124 verbunden, analog der Prüfsequenz für d_c im Schritt 111. Verläuft die Prüfsequenz positiv (Y), so folgt der Schritt 125, da nunmehr der Zündung der militärischen Ladung nichts mehr entgegensteht. Daher wird in diesem Schritt 125 der Zeitpunkt t_d errechnet, uzw. ausgehend beispiels­ weise von den Variablen OC, ξ, dγ/dt, wie weiter unten angegeben. Im nächsten Schritt 126 erfolgt noch eine kurze Verzögerung, sofern sich herausstellt, daß der Zeitpunkt t_d noch nicht erreicht ist und im letzten Schritt 127 wird die militärische Ladung im Zeitpunkt t_d ausgelöst, gezündet oder abgefeuert. Die zur Pro­ grammierung der Prozessoren 37 und 38 notwendigen Algorithmen zur Umsetzung des Flußdiagramms nach Fig. 6 sind dem Durchschnittsfachmann, hier dem Informatiker oder Programmierer, geläufig.

Nachfolgend werden Einzelheiten der Auswertung der von den Sensoren gelieferten elektrischen Signale und Berechnungsarten für den Zeitpunkt t_d erläutert.

Der Überwachungszustand der Zündvorrichtung ist dadurch charakterisiert, daß nur das Eindringen eines warmen Objektes in die Strahlen V und V′ überwacht wird. Spannungsversorgt sind lediglich die zu dem Detektor 19 und seinem Gegenstück gehörenden elektrischen Schal­ tungen. Der übrige Teil der Zündvorrichtung ist ab­ geschaltet, um den elektrischen Energieverbrauch so klein als möglich zu halten. Das Signal V₁₉ (Fig. 4) wird dann gemäß Fig. 7 verarbeitet. Die Spannung V₁₉ gelangt an den Eingang eines Vergleichers 43, der diese Spannung mit einem Bezugspegel S₁₉ vergleicht. Der Überwachungszustand ist charakterisiert durch V₁₉ < S₁₉ Sobald V₁₉ < S₁₉ ist, hat das Ausgangs­ signal C₁₉ des Vergleichers 43 eine ansteigende Flanke, die in einem Speicher 44 gespeichert wird, dessen logisches Ausgangssignal m₁₉ dann beispiels­ weise vom logischen Zustand "0" in den logischen Zustand "1" übergeht. Zur Vermeidung von Fehlalarmen sieht der Bezugspegel S₁₉ aus, wie in Fig. 8 dar­ gestellt. S₁₉ beträgt das p-fache des Effektivwertes von V₁₉, solange in dem Strahl V (oder V′) keine Temperaturmodulation vorhanden ist. Außerdem ist S₁₉ gegenüber einer Änderung von V₁₉ um τ₃ verzögert, was bedeutet, daß dann, wenn V₁₉ sich abrupt ändert, S₁₉ nicht sofort ansteigt, sondern erst nach Ablauf einer Zeit τ₃. Fig. 8 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf von V₁₉ und S₁₉ zunächst bei Fehlen einer Temperaturmodulation in V, dann beim Erscheinen eines warmen Objektes.

Sobald das Signal m₁₉ in den Zustand "1" geht, gelangt die Zündvorrichtung von ihrem Überwachungs­ zustand in ihren aktivierten Zustand, also diejenige Konfiguration, die es ihr ermöglicht, alle notwendigen Messungen vorzunehmen und eine verläßliche Entscheidung zu treffen, gemäß dem in dem Flußdiagramm der Fig. 6 dargestellten Entscheidungsbaum. Die ersten beiden Maßnahmen im aktivierten Zustand sind die Bestimmung der Bewegungsrichtung des Objektes und die Messung dessen scheinbarer Winkelgeschwindigkeit. Hierzu werden die Zeitpunkte t₂ und t₁ des Durchganges des Fahrzeuges durch die Strahlen V (oder V′) und U (oder U′) herangezogen. Der Zeitpunkt t₂ wird dadurch markiert, daß das in Fig. 7 dargestellte Signal m₁₉ in den Zustand "1" übergeht. In der Zündvorrichtung löst dies neben dem Anlegen der Speisespannungen an die Detektoren 21 bis 24 (und ihren etwaigen Entsprechungen symmetrisch zu Δ) und an die nachge­ schalteten Signalverarbeitungsschaltungen die An­ schaltung und die Freigabe eines Zählers 45 (vgl. Fig. 9) aus, der im Takt eines Taktgebers 46 zählt. Der Zähler 15, der das Signal m₁₉ erhält und von dem Zeitpunkt t₂ an mit der Spannung V_A versorgt wird, liefert an seinem Ausgang SO die Zeitdauer in Form von k Bit, die von dem Zeitpunkt t₂ an verstreicht, zu dem der vorderste Teil eines warmen Fahrzeuges den Strahl V (oder V′) schneidet.

Die elektrischen Signale V₂₁ bis V₂₄ (vergleiche Fig. 4), von denen jeder einem Einzelstrahl von U (oder von U′) entspricht, werden zunächst nicht getrennt ausgewertet. Zur Bestimmung des Zeitpunktes t₁, zu dem das Fahrzeug in den Strahl U oder U′ eintritt, werden die n Signale V₂₁ bis V₂₄ in einem Addierer 47 (vergleiche Fig. 10) summiert, der ein Ausgangssignal V_S liefert. Die Spannung V_S wird dann in gleicher Weise verarbeitet wie V₁₉ (vergleiche Fig. 7 und 8 und die Beschrei­ bung hierzu), uzw. gemäß dem Blockschaltbild in Fig. 10, das wiederum einen Vergleicher 48 und einen Speicher 49 umfaßt. Das Signal S_S wird in der gleichen Weise wie das Signal S₁₉ (vergl. Fig. 8) als Bezugspegel bereit­ gestellt. Das Ausgangssignal m_S des Speichers 49 geht im Zeitpunkt t₁ in den logischen Zustand "1" über. Dieses dem Inhibierungs- oder Sperreingang IH des Zählers 45 (vergl. Fig. 9) zugeführte Signal hemmt dann den Zähler, so daß dessen Ausgang SO auf einem Zähler­ stand verbleibt, der proportional zu der Dauer t₁-t₂ ist.

In Fig. 11 ist links die eigentliche Radarschaltung und der analoge Signalverarbeitungsteil dargestellt, rechts hingegen die digitale Verarbeitung, die eine dem Radargerät zugehörige Abwandlung der in Fig. 5 dargestellten digitalen Verarbeitungsmittel bildet.

Das beispielhaft wiedergegebene Radargerät arbeitet mit einer einzigen Sende/Empfangs-Antenne 301. Es könnte sich jedoch auch um ein übliches Radar­ gerät mit zwei Antennen handeln. Die Sende- und Empfangskeulen der Antenne 301 liegen fest; ihr azimutaler Öffnungswinkel und ihr Elevationsöffnungs­ winkel liegen jeweils im Bereich von einigen zehn Grad.

Die benötigte Entfernungsauflösung liegt im Bereich von 5 Metern, was es ermöglicht, ein Radar mit einer einzigen Antenne zu verwenden, bei dem bekanntlich die Entfernungsauflösung unterhalb von etwa 3 Metern kritisch wird. Die Empfindlichkeit des Radars muß so bemessen sein, daß es Ziele zu erkennen vermag, deren äquivalente Radarfläche bei einigen Quadratmetern liegt, so daß das Radar sich zur Feststellung von eingedrungenen Objekten (oder Zielen) eignet, bei denen es sich eher um Fahrzeuge als um Personen handelt. Das Radar nach Fig. 11 umfaßt einen gesteuerten Spannungsgenerator 302, einen spannungsgesteuerten Oszillator 303 (sog. VCO) und einen Richtkoppler 304, dessen erster Ausgang mit der Antenne 301 und dessen zweiter Ausgang, an dem ein Bruchteil des empfangenen Echosignals erscheint, mit einem Mischer 305 verbunden ist. Ein Koppler 306 ver­ bindet den Höchstfrequenz-Sendesignalausgang des Oszillators mit einem zweiten Eingang des Mischers 305, so daß dieser einen Bruchteil des Sendesignals erhält. Am Ausgang 307 des Mischers 305 steht ein Signal entsprechend der subtraktiven Überlagerung der Signale an den beiden Eingängen zur Verfügung. Die Frequenz f_b dieses Schwebungs- oder Überlagerungssignals ergibt sich aus

Hierin bedeuten:

f_b : die subtraktive Überlagerungs- oder Schwebungsfrequenz zwischen der gesendeten und der als Echo (des Bodens oder eines Objektes) empfangenen Welle in dem Ausgangssignal des Mischers,
τ : die Verzögerungszeit zwischen der gesendeten und der als Echo empfangenen Welle
ΔF: den Frequenzhub des Sägezahns des Sendesignals, der auf einem festen Wert gehalten wird,
T_e : die Dauer des Sägezahns des gesendeten Signals,
D : den Abstand des Bodens oder eines Objektes,
c : die Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer elektro­ magnetischen Welle in Luft.

Die Arbeitsweise dieses Radars wird nachfolgend erläutert: Gesteuert von einem monostabilen oder bistabilen Recht­ ecksignal S31, Fig. 2b, erzeugt der Spannungsgenerator 302 eine positive Spannungsrampe S32 der konstanten Dauer T_e. Dieses veranlaßt den VCO 303 ein Höchstfrequenz- Sendesignal S33 der Frequenz F_e zu erzeugen.

Es handelt sich um eine Frequenzrampe, die symmetrisch zu der festen Mitten­ frequenz F_c liegt und den konstanten Hub ΔF hat. Die Sendeleistung P_e ist während der Dauer T_e konstant. Ein mit S34 bezeichneter Bruchteil des Signals S33, das dieselben Frequenzmerkmale hat, wird dem Mischer 305 zugeführt. Des weiteren wird ein Bruchteil S35I jedes reflektierten Signal für jede Entfernung DI, die aus einem Entfernungsdetektierungsfenster stammt, dem anderen Eingang des Mischers 305 zugeführt. Hieraus ergibt sich am Ausgang des Mischers ein sinusförmiges, elementares, subtraktives Schwebungssignal F_bI der Frequenz f_bI. Die Summe aller dieser für alle Entfernungen DI des Entfernungsfensters erhaltener Echosignale F_bI bildet ein Signal 307 am Ausgang des Mischers 305. Die Leistung des Signals 307 ist proportional zu der äquivalenten Radarfläche der die verschiedenen Echos erzeugenden Objekte und umgekehrt proportional zu der Entfernung DI⁴.

Das Signal 307 wird zunächst in analoger Form durch Verstärker- und Filterschaltungen 308 verarbeitet, die einen Verstärker 309, ein Verstärkungs/Frequenz-Korrek­ turfilter 311, ein Filter 312 zur Dämpfung der Selbst­ blendungssignale und ein Filter 313 zur Spektrumsbegren­ zung umfassen. Die Aufgabe des Verstärkers 309, vorzugs­ weise eines Operationsverstärkers, besteht darin, den kleinsten Pegel des Überlagerungssignals 307 so weit zu verstärken, daß er mit der Dynamik des im rechten Teils der Fig. 11 dargestellten, digitalen Verarbeitungsteils vereinbar ist. Das Filter 311 ist ein Bandpaßfilter, das die 1/D⁴-Abhängigkeit (40 dB je Dekade) der von dem Radar empfangenen Signale kompensiert, was gleichbedeutend mit einer frequenzabhängigen Verstärkung des Signals 307 ist. Zufolge der vorstehend angegebenen Gleichung (3) ist die Frequenz f_b proportional zur Entfernung D. Diese Filterung hat den Vorteil, die für den nachgeschalteten A/D-Wandler 314 erforderliche Dynamik zu verringern. Die Aufgabe des Filters 313, eines Tiefpaßfilters, besteht darin, Bandüberlappungsfehler bei der nachfolgen­ den Abtastung zu verhindern. Dieses Filter dämpft oder unterdrückt Signale, die aus einer Entfernung kommen, die größer als die maximale Analyseentfernung D_max (D_max = d_maxi) ist. Die vorstehend beschriebene Filterung des Signals 307 reicht für ein Radar mit zwei Antennen aus, also ein Radar mit einer Sendeantenne und einer Empfangsantenne. Für das in Fig. 11 dargestell­ te Radar mit einer einzigen Antenne ist hingegen zusätz­ lich zu den Filtern 311 und 313 ein Hochpaßfilter 312 erforderlich. Dieses Filter hat die Aufgabe die niederfrequenten Selbstblendungssignale des FM-CW-Radars zu dämpfen. Bei Radargeräten, bei denen gleichzeitig über dieselbe Antenne gesendet und empfangen wird, tritt nämlich eine störende Erscheinung auf: Ein Teil der von dem VCO 303 kommenden Leistung, die den Richtkoppler 304 durchquert hat, wird nicht abge­ strahlt, sondern an der Antenne zufolge deren Reflexions­ faktors oder Stehwellenverhältnisses reflektiert und in dem Mischer wie ein Nahziel großer äquivalenter Radar­ fläche behandelt. Bei ein FM-CW-Radar erzeugt diese Erscheinung ein Störüberlagerungssignal F_bP, das einen erheblichen Pegel und eine niedrige Frequenz entsprechend einem Nahziel, typisch zwischen 500 und 1000 Hz hat. Man geht so vor, daß die diesem Störsignal zugeordnete Hauptlinie außerhalb des Nutzspektrums liegt. Man wählt also die Werte von F, T_e und D_min (D_min ist die minimale Beobachtungsentfernung des Radars und liegt im Bereich von 5 Metern - D_min ≡ d_mini) derart, daß der zugehörige Wert von nach der Gleichung (31) sehr deutlich höher als 1000 Hz liegt.

Die von dem Meßfenster (der Breite T_e) erzeugten Neben­ keulen liegen jedoch im Nutzbereich des Spektrums. Um diese Nebenkeulen auf einen kleineren Pegel als den­ jenigen der kleinsten Nutzsignale zu bringen, genügen die beiden folgenden Maßnahmen:

• - Absenkung der Amplitude der Hauptlinie des Selbstblendungssignals; dies ist die Aufgabe des Filters 312.
• - Absenkung des Niveaus der Nebenkeulen durch Anwendung eines digitalen Bewertungsfensters, was nachfolgend beschrieben werden wird.

Die Filter 311, 312 und 313 wurden vorstehend getrennt beschrieben, um die zu realisierenden Filterfunktionen zu verdeutlichen. Die Zusammenfassung ihrer jeweiligen Filterkurven würde zu einer Gesamtfilterkurve mit Bandpaßcharakter führen, nämlich einem einzigen Filter, das in der Praxis in bekannter Form durch Widerstände und Kondensatoren in Verbindung mit einem Operations­ verstärker verwirklicht werden kann, so daß sich ein aktiver Verstärker ergibt, der die bei jeder Frequenz gewünschte Verstärkung (oder Dämpfung) ermöglicht.

Dem Filter 313 ist im rechten Teil der Fig. 11 ein System nachgeschaltet, das eine Abtast- und Halte­ schaltung 315, den A/D-Wandler 314 (wobei diese beiden Schaltungen die Digitalisierungsmittel bilden), einen Abtastwert-Kurzzeitspeicher 320, digitale Verarbeitungs­ mittel 316 und einen Frequenzabtastwertespeicher 317 umfassen. Vorzugsweise bestehen die digitalen Verarbei­ tungsmittel 316 aus einem Mikroprozessor mit einem zugeordneten Programmspeicher 318. Es kann sich beispiels­ weise um eine elektronische Schaltung auf der Basis der Mikroprozessorfamilie TMS 320 der amerikanischen Firma Texas Instruments handeln.

Die Abtast- und Halteschaltung 315 hat die Aufgabe, einen Abtastwert des verstärkten und gefilterten subtraktiven Überlagerungssignales 307 mit einer Periode T_S zu entnehmen, und zwar gesteuert von einem Taktsignal SA, das über eine Leitung 319 beispielsweise von dem Mikroprozessor 316 kommt, wobei die Periode T_S wie folgt festgelegt ist:
Der Nutzfrequenzbereich des Schwebungssignals liegt zwischen den Werten f_bmin und f_bmax:

Das Shannon′sche Abtasttheorem fordert:

Das Taktsignal für die Abtastperiode T_S wird auch dem A/D-Wandler 314 zugeführt, der die notwendigen Synchro­ nisationen zwischen den Schaltungen 314 und 315 gewähr­ leistet. Für einen von der Antenne 301 gesendeten Frequenzsägezahn beträgt die Gesamtanzahl NS der Signalabtastwerte:

Die Abtastimpulse werden während der Dauer T_e des Signals S31A (bzw. S31B) im Rhythmus 1/T_S geliefert und bilden das den Schaltungen 314 und 315 zugeführte Signal SA.

Der A/D-Wandler 314 hat die Aufgabe, jedem der ent­ nommenen analogen Abtastwerte einen Digitalwert zuzu­ ordnen. Die Kodierung erfolgt beispielsweise auf 12 Bit. Die NS digitalen Abtastwerte, die der A/D-Wandler 314 seriell liefert, werden in dem Speicher 320 eingeschrie­ ben, von dem sie an den Prozessor 316 mittels einer unidirektionalen Busverbindung 327 übertragbar sind.

Der Prozessor 316 enthält in seinem Programmspeicher 318 ein Programm, das für die im Speicher 320 gespeicherten Abtastwerte ein Fenster zur Unterdrückung von Rand­ effekten im Zusammenhang mit einer Zeit/Frequenz- Umsetzung beispielsweise einer schnellen Fouriertrans­ formierten (SFT) erzeugt. Vorzugsweise ist das Fenster ein Dreieck- oder Hamming-Fenster. Der Prozessor führt den Algorithmus der SFT aus und überträgt die errechneten Frequenzabtastwerte über einen bidirektionalen Bus 321 an einen Abtastwertespeicher 317. Der Speicher 317 ist in drei Bereiche unterteilt, wobei jeder Bereich die Kapazität zur Speicherung der von dem Radar bei der Sendung eines Sägezahns während der Dauer T_e gelieferten Informationen hat. Der Speicher 317 hat also die drei­ fache Speicherkapazität wie der Speicher 320, wobei als Informationseinheit die für das Senden eines Sägezahns des Höchstfrequenzsignals erhaltene Information angenom­ men wird.

Das Programm des Programmspeichers 318 umfaßt eine Initialisierungsphase z. B. unmittelbar nach der Auf­ stellung des Radarsystems an einer gewählten Stelle zu einem Zeitpunkt τ₁, der zur Initialisierungsphase gehört und während dessen sich kein für die Detektierung in Betracht kommendes Objekt im Beobachtungsfeld des Radars befindet. In diesem Zeitpunkt τ1 wird dann ein Höchstfrequenzsignal mit sägezahnförmiger Änderung der Frequenz gesendet, uzw. ausgelöst durch ein Auslösesignal S31A, das beispielsweise von dem Prozessor 316 kommt und dem Eingang des Steuerspannungsgenerators (bei S31) zugeführt wird. Dann wird die im vorhergehenden Absatz beschriebene Rechnung durchgeführt und die Rechen­ ergebnisse werden in einem ersten Bereich des Speichers 317 gespeichert. Dieser Bereich ist mit SER_ref bezeichnet wobei die Bezeichnung von dem französischen Ausdruck Surface Equivalent Radar de reference abgeleitet ist, also äquivalente Radarbezugsfläche bedeutet.

Zufolge der Programmierung des Programmspeichers 318 kann dieser erste Bereich des Speichers 317 anschlie­ ßend nicht mehr gelöscht werden, es sei denn durch späteren Eingriff von außen. Die äquivalente Radar­ bezugsfläche SER_ref in Abhängigkeit von D stellt eine ra­ dioelektrische Bezugskarte der Umgebung des Radargerätes dar. Jedem Entfernungsabschnitt konstanten Wertes des Ent­ fernungsfensters kann eine Adresse des Speichers 317 zugeordnet werden.

Nach der Initialisierungsphase kommt die sogenannte Detektierungsphase, die nachfolgend beschrieben wird.

Sobald der aus einem IR-Detektor bestehende Sensor 328 ein neues Objekt im Detektierungsfeld feststellt, sendet er ein Auslösesignal S_31B, das im Zeitpunkt τ₂ dem Eingang des Steuerspannungsgenerators 302 sowie dem Prozessor 316 zugeführt wird, woraufhin ein neues Signal S32 gesendet wird. Die zuvor genannten Berechnungen wiederholen sich und ihr Ergebnis wird in einem zweiten Bereich des Speichers 317 gespeichert. Dieser Bereich ist mit SER_m bezeichnet. Vergleicht man SER_ref und SER_m, so stellt man fest, daß in der Entfernung DJ in SER_m ein stärkeres Echo als in SER_ref erscheint. Dieser Ver­ gleich wird von dem Prozessor 316 durchgeführt, der die Differenzkarte der äquivalenten Radarflächen der Echos in Abhängigkeit von der Distanz errechnet, also die Karte SER_m - SER_ref, uzw. Abtastwert für Abtastwert. Die erhaltenen Ergebnisse werden im dritten Bereich SER_m - SER_ref gespeichert. Sobald die Differenz zwischen zwei homologen Abtastwerten, also solchen, die denselben Entfernungsabschnitt repräsentieren, einen bestimmten vorgegebenen Schwellwert überschreitet, bei dem es sich um den Quantifizierungsschritt der Abtastwerte oder um ein Vielfaches dessen handeln kann, wird die Differenz zwischen diesen beiden Abtastwerten berücksichtigt. Man erhält auf diese Weise eine genaue Anzeige der Entfer­ nung und der Größe mindestens eines in dem Detektierungs­ feld knapp vor dem Zeitpunkt τ₂ aufgetauchten Objekts. Es kann der Fall eintreten, daß mehrere Objekte gleich­ zeitig in das Detektierungsfeld eintreten und auf diese Weise identifiziert werden. Die zur Erzielung der oben genannten Ergebnisse notwendige Programmierung des Prozessors 316 ist dem Durchschnittsfachmann, im vor­ liegenden Fall dem Programmierer oder Informatiker bekannt.

Die in dem Speicher 317 enthaltene Information, haupt­ sächlich die in dem dritten Bereich dieses Speichers enthaltene Information, kann durch einen Führungs- oder Steuerungsmikroprozessor 322 ausgewertet werden, dem ein Programmspeicher 323 zugeordnet ist, der mit dem Programmspeicher 318 verbunden ist. Der Mikro­ prozessor 322 erhält die notwendigen Informationen über einen Bus 324, der von dem Bus 321 abgezweigt sein kann. Der Mikroprozessor 322 ist beispielsweise ein Mikroprozessor 6809 oder 68 000 der amerikanischen Firma MOTOROLA. Er kann über einen Ausgangsbus 325 die Angaben über den Zeitpunkt des Erscheinens, die Größe und die Entfernung eines oder mehrerer in dem Detektierungsfeld festgestellter Objekte liefern.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Insbesondere kann auch ein FM-CW-Radar mit zwei Antennen benutzt werden, wobei dann das Filter 312 überflüssig ist. Möglich ist auch die Benutzung eines Impulsradars, sofern ge­ eignete Verstärkungs- und Filtermittel verwendet werden, die sich von den vorstehend beschriebenen unterscheiden. In diesem letzteren Fall besteht Proportionalität zwi­ schen der Entfernung der in dem Detektierungsfeld be­ findlichen Objekte und der Verzögerungszeit τ der Echos, so daß eine Zeit/Frequenz-Transformation nicht durchge­ führt zu werden braucht.

Hinsichtlich der Ermittlung der Bewegungsrichtung eines detektierten Fahrzeuges wird erneut auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Angenommen wird ein Infrarot­ detektor mit vier IR-Strahlen, nämlich den Gruppen U und V einerseits sowie U′ und V′ andererseits, die getrennt arbeiten. Im Überwachungszustand sind lediglich die Strahlen V und V′ aktiv. Ein quer zu Δ ankommendes Fahrzeug durchfährt zwangsläufig einen der beiden Strahlen V oder V′, wodurch die Bewegungsrichtung sofort bestimmbar wird. Diese Information kann von dem Führungs- oder Steuerungsprozessor 38 (vergleiche Fig. 5) der Zündvorrichtung ausgewertet werden. Diesem kann die Anweisung erteilt sein, nur auf solche Fahrzeuge zu feuern, die sich in einer vorgegebenen Richtung bewegen. Im Falle einer Zündvorrichtung, die nur über zwei seitliche Strahlen, beispielsweise V und U, verfügt, wäre es hingegen notwendig, im Überwachungszustand beide Strahlen aktiviert zu lassen um eine eindeutige Be­ wegungsrichtungsbestimmung durchführen zu können. Im Zusammenhang mit der Ermittlung der scheinbaren Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird wiederum auf Fig. 2 Bezug genommen. Gemessen werden soll die Größe dγ/dt uzw. für γ ≃ β und unter der hier erfüllten Annahme, daß α klein gegenüber β. Es gilt dann in er­ ster Näherung:

Da der Winkel α konstruktiv vorgegeben ist, liefert der Betrag t₁-t₂ am Ausgang SO (vergleiche Fig. 9) eine im Sinne einer umgekehrten Proportionalität repräsenta­ tive Größe für dγ/dt. Der Wert von dγ/dt (oder von t₁-t₂) wird auf drei unterschiedliche Arten in der Zündvorrichtung verwertet:

• - In erster Linie dient der Wert zur Verifizierung, daß das in den Strahlen V und U beobachtete Fahrzeug vermutlich Eigenschaften aufweist, die es in das Schießgebiet eintreten lassen werden. Die Zündvorrich­ tung soll nämlich nur bei solchen Fahrzeugen einen Zünd- oder Feuerbefehl abgeben, deren Fahrrichtung oder Bahn einen Winkel ξ zwischen π/4 und 3π/4 mit der Schießachse bildet und die sich mit einer Ge­ schwindigkeit v_c bewegen, für die erfüllt ist:
  v_cmini < v_c < v_cmaxi, sowie die Schießachse 7 in einem Gebiet zwischen d_mini und d_maxi schneiden. Diese drei Bedingungen, die mit der Kenntnis der Winkel β und α verknüpft sind, die konstruktiv vor­ gegeben sind, ermöglichen die Errechnung der beiden Grenzwerte der Größe t₁-t₂. Die maximale Dauer (t₁-t₂)_maxi entspricht dem mit S_maxi bezeichneten Segment MN, das mit der Geschwindigkeit v_cmini durch­ fahren wird und die minimale Dauer (t₁-t₂)_mini entspricht dem mit S_mini bezeichneten Segment PQ, das mit v_cmini durchfahren wird. Wenn das Ergebnis t₁-t₂ sich nicht in den so definierten Grenzen hält, schaltet die Zündvorrichtung auf Überwachungsbetrieb zurück.
• - An zweiter Stelle dient dγ/dt (oder t₁-t₂) zur Bestimmung der Abtastperiode der Signale V₂₁ bis V₂₄ während der Infrarotanalysephase des Ziels. Hierzu wird dγ/dt mit der von dem Radar gemessenen Entfernung d_c = OA kombiniert.
• - Zum dritten dient die Größe dγ/dt zur Vorhersage des geschätzten Zeitpunktes t_md, zu dem das Vorderteil des Fahrzeuges die die Schießachse enthaltende Ebene Δ erreicht. Der geschätzte Zeitpunkt t_md ist an der Errechnung des optimalen Schießzeitpunktes t_d nicht beteiligt, sondern bildet eine zeitliche Begrenzung, die einen eventuellen Abbruch der Infrarotanalyse bewirkt (vergleiche Schritte 113, 117, 118 und 119 in Fig. 6). Dieser Abbruch der Infrarotanalyse ist notwendig, sobald das Fahrzeug sich im Schießgebiet nahe der Zündvorrichtung befindet. Wie erläutert, ist es der Strahl U (oder U′), der, selbst ortsfest, das Objekt oder Ziel durch Ausnutzung seiner Bewegung analysiert. Damit das Fahrzeug insgesamt analysiert werden kann, muß es mit seiner gesamten Länge durch den Strahl laufen. Es darf aber hierbei nicht soweit kommen, daß es die Schießachse vollständig verläßt. Fig. 2 macht deutlich, daß es für nahe an der Mine liegende Bewegungsbahnen eine Grenze gibt, jenseits derer diese Bedingung nicht mehr erfüllt ist. Die Entfernung PR ist: entsprechend 2,6 m, wenn OR gleich 10 m und ß gleich etwa 15° ist. Wenn also in diesem Beispiel ein Fahr­ zeug mit einer typischen Länge gleich 6 m mit mehr als der Hälfte seiner Länge die Ebene Δ durchquert hat, ist es durch den Strahl U (oder U′) vollständig analysiert. Die Minimalentfernung OR liegt hingegen bei 22 m, sofern gefordert wird, daß ein Fahrzeug von 6 m Länge vollständig analysiert ist, bevor es die Schießebene Δ erreicht. Man ist bestrebt, t_md mit der bestmöglichen Genauigkeit abzuschätzen. Hierzu bedarf es einer Abschätzeinrichtung und einer Bestimmung der relativen Genauigkeit der Schätzung. Nimmt man an, daß der Zeitpunkt t₁ gespeichert ist, so läßt sich schreiben:T_md = t₁ + Δt_{e wΔ} (8)

Hierin ist Δt_{e δΔ} der Schätzwert der Zeit t_AC, die das Fahrzeug zum Zurücklegen der Entfernung AC benötigt.

Δt_{e δΔ} kann nur ausgehend von dem Wert von dγ/dt um γ = β herum geschätzt werden. Man kann zeigen, daß folgende Beziehung gilt:

woraus sich ergibt, daß dγ/dt sich mit γ und ξ ändert.

Außerdem ist die Größe α/t₁-t₂ ein Schätzwert oder Näherungswert für γ = β (vergleiche Gleichung (7)). Unter der Voraussetzung, daß α klein ist, läßt sich also schreiben:

Nimmt man beispielsweise als Schätzwert für t_AC die Größe:

so gewinnt man hieraus durch Einsetzen von (10) in (11):

Setzt man Δt_{e δΔ} ins Verhältnis zu t_AC so ergibt sich:

Für kleine β gelten folgende Näherungen:

wodurch sich (13) vereinfacht zu:

Hieraus folgt mit π/4 < ξ < 3π/4, also -1 < cotgξ < 1, daß zwischen 1 - β und 1 + β liegt, wobei β in Radian ausgedrückt ist (nämlich für einen Winkel von β = 15° zwischen 0,75 und 1,25 liegt).

Der Fehler des Schätz- oder Näherungswertes beträgt, solange keine genauere Kennnis über den Winkel ξ vor­ liegt, in etwa 2β·t_AC.

Nachfolgend wird ein Rechenverfahren beschrieben, das wie die Errechnung des Zeitpunktes t_md in dem Signalverarbeitungsprozessor 37 zur Ermittlung des optimalen Zeitpunktes t_d zur Zündung der militärischen Ladung durchgeführt werden kann. Das zu lösende Problem besteht in der Bestimmung von t_d in der Weise, daß der Aufschlag auf das detektierte, ana­ lysierte und als zu zerstörendes Ziel erkannte Fahrzeug stattfindet, wobei die mit dem Ziel verknüpften, ausgehend von den durchgeführten Messungen verfügbaren Parameter der Zeitpunkt t₁, die Entfernung OA und die Winkelgeschwindigkeit dγ/dt des Radialstrahles δ, bestimmt für γ = β, sind.

Ausgegangen wird von der Annahme, daß das Fahrzeug eine geschätzte Länge L hat (gleich der minimalen Länge der zu zerstörenden Klasse von Zielen). Das Fahrzeug bleibt in der Schießebene Δ während eines Zeitintervalls, das zwischen den Zeitpunkten t_ds und t_fs liegt, wobei t_ds derjenige Zeitpunkt ist, für den t_md der Schätz- oder Näherungswert ist:

Die militärische Ladung muß unbedingt zwischen den Zeitpunkten t_ds und t_fs aufschlagen, um die Zerstörung des Ziels zu bewirken. Die Errechnung des Zeitpunktes t_d der Zündung erfolgt ausgehend von folgenden Bestim­ mungselementen:

• - an erster Stelle anhand der bekannten oder voraus­ berechneten Daten, dies sind der Zeitpunkt t₁, die Länge L und das Bewegungsgesetz der militärischen Ladung, das zunächst einmal als lineare Gleichung des Typs: x = v_m (t - td) (17)angenommen wird, worin v_m die mittlere Geschwindigkeit der militärischen Ladung in der Schießebene Δ ist.
• - In zweiter Linie werden benutzt die Variable Δt_{e δΔ}, die nach Gleichung (11) ermittelt wurde, die Variable v_c, die durch den Wert: angenähert wird und die Variable OC, für die die Entfernung d_c eine erste Näherung darstellt. Bekanntlich ist für selbstdurchschweißende Ladungen die Geschwindigkeit v_m höher als 1500 m/s, während für Raketen- oder Treibsatzgeschosse v_m in der Antriebsphase bei 200 m/s liegt.

Eine Möglichkeit zur Errechnung des Zündzeitpunktes t_d wird ausgedrückt durch:

Hierin drückt das Verhältnis L/2v_c aus, daß angestrebt ist, das Ziel in seiner Mitte zu treffen (siehe die Gleichung (15) und (16)), damit die Aufschlagwahrschein­ lichkeit ein Maximum wird; der Ausdruck OC/v_m be­ rücksichtigt die Flugzeit der militärischen Ladung.

Die Flugzeit ist, bezogen auf den Aufschlagzeitpunkt, abzuziehen, damit man einen Schießvorhalt erhält. Unter Berücksichtigung der oben angegebenen Schätzwerte läßt sich schreiben:

Hierin ist M ein Schätzwert des Punktes C und die Zeit t_d - t₁ repräsentiert eine Wartezeit vor dem Abfeuern, die von der dritten Detektierung an zu zählen ist, d. h. von der IR-Detektierung in der Ebene U oder U′. Somit ergibt sich:

Um die Errechnung des Zeitpunktes t_d noch weiter zu optimieren, kann sich das in der Zündvorrichtung vor­ handene Radar zu Nutze machen, um mindestens eine wei­ tere Entfernungsmessung zwischen den Zeitpunkten t₁ und t_md durchzuführen, gefolgt von einer fünften Detek­ tierung der Umgebung, beispielsweise im Zeitpunkt:

Diese zweite Messung der Entfernung d_c2 des Ziels wird durch Errechnung von SER_m2 - SER_ref erhalten und erlaubt die Bestimmung zumindest der Änderung der Entfernung des Ziels durch Vergleich mit der ersten Messung d_c. Folglich ist es möglich, den Bereich, innerhalb dessen der Winkel ξ liegt, einzuengen und insbesondere fest­ zustellen, ob ξ im Bereich [π/4, π/2 + β2] (im Fall ab­ nehmender Entfernung) liegt oder dem Bereich [π/2 + β/2, 3π/4) (im Fall zunehmender Entfernung) angehört. Damit weiß man dann, welche der beiden nachfolgenden Gleichungen anwendbar ist:

Der Maximalfehler der Abschätzung von Δt_{e δΔ} kommt dann in den Bereich von β·t_AC, d. h. er ist nur noch halb so groß wie im Fall nur der Messung von d_c. Des weiteren ermöglicht die Messung von d_c2 auch die Verbesserung der Genauigkeit des Punktes M, d. h. der Abschätzung von OC, uzw. durch Extrapolation ausgehend von d_c und d_c2. Wenn beispielsweise d_c2 im Zeitpunkt:

bestimmt wird, so wählt man für OM die Entfernung:

2d_c2 - d_c (23)

Ebenso kann man den Wert von v_c besser als durch

annähern, wenn man den folgenden Wert benutzt:

Hierin ist β in Radian einzusetzen.

Eine zweite Variante, die eine Verbesserung der Ab­ schätzung der Zeit t_AC ermöglicht, besteht darin, den Winkel ξ mit größerer Genauigkeit zu messen. Man kann dann nicht nur den Winkel ξ in einen der beiden durch (21) und (22) definierten Bereiche legen, sondern es ist auch möglich, diesen Winkel mit noch weiter verbes­ serter Genauigkeit innerhalb jedes der Bereiche zu definieren uzw. mittels folgender nicht dargestellter Technik: Zusätzlich zu den nach wie vor vorhandenen IR-Strahlen U und V erzeugt man einen IR-Strahl W zwischen den Ebenen U und Δ. Mittels des Radars mißt man die Entfernung OX, wobei X der Schnittpunkt der Bewegungsrichtung oder Bahn 13 eines Fahrzeuges mit der den Strahl W enthaltenden Ebene ist. Die Kenntnis von OA, OX und der jeweiligen Winkel zwischen den verschiedenen, von O ausgehenden IR-Strahlen ermög­ licht es, den Wert des Winkels ξ mit noch besserer Genauigkeit der Näherung zu ermitteln.

Claims (8)

1. Zündvorrichtung für eine Panzerbekämpfungsvorrichtung, die außer der Zündvorrichtung einen Träger, eine militärische Ladung und eine Richtvorrichtung umfaßt und vorab an einer vorgegebenen Stelle mit fester Schußachse in einer Vertikalebene Δ und mit berührungsloser Detektierung der Umgebung aufgestellt wird, wobei die Ebene Δ von dem aus einem gepanzerten Fahrzeug bestehenden Ziel im Zeitpunkt t_md erreicht wird mit folgenden Merkmalen:

• - einem ersten Sensor, bestehend aus einem FM/CW-Radar, dessen feste Sende- und Empfangskeulen einen Öff­ nungswinkel in der Seitenebene haben, der, gerechnet ausgehend von der Ebene Δ größer als ein Winkel β im Bereich von einigen 10 oder 20 Grad und einen Öffnungswinkel in der Höhenebene von θs im Bereich von einigen 10 Grad haben,
• - mindestens einem zweiten Sensor, bestehend aus einem IR-Detektor zum Auffangen eines IR-Strahls, der sich in einer Vertikalebene V erstreckt, die mit der Ebene Δ einen Winkel α + β bildet und die im wesent­ lichen in den Keulen des FM/CW-Radars enthalten ist, wobei sein Öffnungswinkel in der Höhenebene etwa gleich θs ist,
• - mindestens einem dritten Sensor, bestehend aus mindestens einem IR-Detektor zum Auffangen eines IR-Strahles, der sich in einer Vertikalebene U er­ streckt, die mit der Ebene Δ einen Winkel β bildet und die im wesentlichen in den Keulen des FM/CW- Radars enthalten ist, wobei der Öffnungswinkel in der Höhenebene etwa gleich θs ist und die IR-Strah­ len zwischen sich einen kleinen Winkel α einschließen,
• - und Speicher-, Abschätz- und Recheneinrichtungen, einerseits zum Speichern der von dem ersten, zweiten und dritten Sensor gelieferten Daten, andererseits zum Identifizieren eines potentiellen Ziels, das in das Detektierungsfeld der Sensoren eindringt als eines zu zerstörenden Ziels und schließlich zur Errechnung des Zeitpunktes t_d einschließlich Schußvorhalt ausgehend von den von den Sensoren gelieferten Daten und vorgegebenen Daten nachdem ein zu zerstörendes Ziel identifiziert wurde, mit den folgenden zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten:
  • 1 - eine erste Detektierung der Umgebung bei der Aufstellung der Vorrichtung durch ein FM/CW- Radar, dessen ortsfeste Sende- und Empfangs­ keulen die Ebene Δ schneiden sowie einen zweiten, infraroten Detektierungsstrahl und einen dritten, infraroten Detektierungsstrahl umschließen,
  • 2 - die Erstellung und Speicherung einer ersten Karte der äquivalenten Fläche der Echos in Ab­ hängigkeit von der Entfernung, kurz SER_ref ge­ nannt, als Ergebnis der ersten Radardetektierung,
  • 3 - eine zweite Detektierung (IR) eines potentiellen Ziels zu einem Zeitpunkt t₂ in einer Vertikal­ ebene V, die mit der Ebene Δ einen Winkel β + α einschließt, wobei diese Detektierung den Zünder aus dem ursprünglichen Überwachungszustand in den aktivierten Zustand bringt,
  • 4 - eine dritte Detektierung (IR) des potentiellen Ziels zu einem Zeitpunkt t₁ in einer Vertikal­ ebene U, die sich zwischen den Ebenen Δ und V befindet und mit der Ebene Δ einen Winkel β einschließt,
  • 5 - die Berechnung der Dauer t₁-t₂ und der radialen Winkelgeschwindigkeit des Ziels aus der Be­ ziehung
  • 6 - eine vierte Detektierung der Umgebung mittels FM/CW-Radar, gesteuert von der dritten Detektie­ rung im Infraroten, unmittelbar nach dem Zeit­ punkt t₁, welche vierte Detektierung zur Erstel­ lung und Speicherung einer zweiten Karte der äquivalenten Fläche der Echos in Abhängigkeit von der Entfernung, SER_m genannt, führt,
  • 7 - mindestens eine erste Messung der Entfernung d_c und der SER des Ziels durch Errechnung von SER_m-SER_ref für jede Entfernung,
  • 8 - Analyse der Formmerkmale des Ziels durch Gewin­ nung eines vereinfachten Wärmebildes ausgehend von den bei der dritten Detektierung erhaltenen Daten,
  • 9 - Entscheidung zur Abgabe des Zündbefehls mit Vorhalt unter Berücksichtigung der Merkmale der Form, der Größe, der Entfernung und der Ge­ schwindigkeit des Ziels,
  • 10 - Errechnung des Zeitpunktes t_d aus den in den vor­ hergegangenen Schritten durchgeführten Rechnungen und den Eigenschaften der militärischen Ladung,
  • 11 - Zündung der militärischen Ladung im Zeitpunkt t_d.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, zur Zerstörung von Zielen, die sich aus beiden möglichen Richtungen quer zu der Schußebene Δ nähern, dadurch gekennzeich­ net, daß die Keulen des FM/CW-Radars die Ebene Δ als Symmetrieebene haben, mit einem Öffnungswinkel in der Seitenebene etwas größer als 2β, und daß des weiteren vierte und fünfte Sensoren vorgesehen sind, die jeweils den zweiten bzw. dritten Sensoren entsprechen und symmetrisch zu dem jeweiligen, ihnen entsprechenden Sensor in bezug auf die Ebene Δ ausge­ richtet sind.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Speicher-, Abschätz- und Rechen­ einrichtungen aus einer elektronischen Schaltung be­ stehen, die einen Infrarotüberwachungsteil umfaßt, sowie in aufeinanderfolgender Anordnung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Sensoren und einem ersten Eingang eines Signalverarbeitungsprozessors sowie einem ersten Eingang eines Steuerungsprozessors einen Multiplexer, eine Abtastschaltung, einen A/D-Wandler und einen Abtastwertspeicher umfassen, wobei der Signalverarbeitungsprozessor seine Befehle von Programmspeichern erhält und mittels eines bi­ direktionalen Busses im Dialog mit dem Steuerungs­ prozessor steht, der die von dem Signalverarbeitungs­ prozessor ermittelten Rechenergebnisse erhält und auswertet sowie über eine elektronische Sicherheits­ schaltung an eine Zündschaltung den etwaigen Zünd­ befehl für die militärische Ladung im Zeitpunkt t_d übermittelt.

4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Zünden oder Abfeuern der Ladung unter der Voraussetzung des Ersatzes der für ihren Betrieb notwendigen elektri­ schen Energiequelle wiederverwendbar ist.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, zur Zerstörung von Zielen unabhängig davon, in welcher Richtung sie die Schußebene Δ durchqueren, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Sensoren doppelt angeordnet sind, um die Detektierungen beidseits der Ebene Δ durchzuführen und daß die Keulen des FM/CW-Radars symmetrisch zu der Ebene Δ liegen.

6. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eine fünfte Detektierung der Umgebung durch FM/CW-Radar zu einem Zeitpunkt oder mehre­ ren Zeitpunkten nach dem Zeitpunkt t₁ durchgeführt wird und zumindest eine zweite Messung der Entfernung d_c2 des Ziels führt, uzw. durch Errechnung von SER_m2-SER_ref und daß die Änderung der Zielentfer­ nung durch Vergleich mit der ersten Messung d_c ermittelt und die Abschätzung des Zeitpunktes t_md verbessert wird.

7. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt t_d errechnet wird aus worin

• - Δt_{e δΔ} die geschätzte Dauer der Dauer t_md-t₁ ist,
• - L eine vorgegebene korrigierte mittlere Länge der zu zerstörenden Ziele ist,
• - V_c die scheinbare Lineargeschwindigkeit eines zu zerstörenden Ziels in der Nähe der Ebene Δ ist, errechnet ausgehend von d_c und dγ/dt,
• - OM die geschätzte Entfernung ist, in der ein zu zerstörendes Ziel die Ebene Δ durchquert,
• - v_m die vorgegebene mittlere Geschwindigkeit der militärischen Ladung auf der Bahn OM in der Ebene Δ ist.

8. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die dritte Detektierung mit passiver IR-Strahlung im Spektral­ band von 8 bis 12 µ und/oder von 3 bis 5 µ durchgeführt werden.