DE3816050C2 - - Google Patents
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
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- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/4802—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zielortungssystem gemäß dem Gattungsbe
griff des Anspruchs 1.
Solche Ortungssysteme, wie sie speziell für Panzerfahrzeuge mit einem
sogenannten Mastvisier entwickelt worden sind, zählen in verschiedenen
Ausführungsformen zum Stand der Technik. Sie haben sich im Einsatz be
währt, erfordern jedoch für die Überwachung größerer Sektoren einen sehr
hohen gerätetechnischen und elektronischen Aufwand bzw. sind in vielen
Fällen wegen des großen Gesichtsfeldes zu langsam.
Durch die DE 26 55 520 C3 und die DE 28 51 205 C2 sind Verfahren zur
Detektion und Identifikation eines Hubschraubers mittels Auswertung der
Doppler-Signatur bekanntgeworden, wobei die Bewegung des Rotorblattes und
des Hubschrauberrumpfes zur Identifikation herangezogen werden. Im einen
Fall wird außerdem noch der Horizont sensiert und dem Hubschraubersensor
ein begrenztes Suchfeld oberhalb des Horizonts zugewiesen. Beide Ausfüh
rungsformen sind ausschließlich auf die Identifikation von Hubschrauber
beschränkt und können andere Identifikationen - wie beispielsweise von
Flugkörpern, Flugzeugen etc. - nicht durchführen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zielortungs
system der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem nicht nur der Auf
wand für Großsektoren-Überwachung vermindert wird, sondern die dazu erfor
derliche Zeit verkürzt wird, so daß die aufwandslose Konzeption einer
Rundum-Überwachung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst.
In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben
und in der nachfolgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel erläu
tert sowie gerätemäßig in einem Blockschaltbild schematisch skizziert.
Ausgehend von einem Trägerfahrzeug - wie beispielsweise Panzer oder Rake
tenträgerfahrzeug - das mit einem sogenannten Mastvisier ausgerüstet ist
und auf dessen in allen Freiheitsgraden schwenkbarer Plattform 16 ein Wär
mebildgerät 13 und ein CO2-Laser-Heterodynsensor 10 installiert sind,
der als Zielgeschwindigkeits-Sensor mittels Doppler-effekt und als Entfer
nungsmesser arbeitet. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß eine
Rundum- bzw. Großsektoren-Überwachung mit Ortungssensoren begrenzter Ab
tastgeschwindigkeit nur dann in einer hinreichend kurzen Zeit durchgeführt
werden kann, wenn eine gewisse Segmentierung des Gesamt-Suchgesichtsfeldes
in ein oder mehrere relativ kleine Gesichtsfelder - welche Ziele enthalten
können - und in einen relativ großen restlichen Gesichtsfeldanteil, in
welchem keine Ziele enthalten sein können, vor Beginn des Suchvorganges
eingeteilt werden. Diese Segmentierung wird dadurch ermöglicht, daß die
Position möglicher Ziele sich wegen der begrenzten Fluggeschwindigkeit
dieser Ziele sich nicht beliebig schnell ändern kann. Die Ziele können
also zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastzyklen des gesamten Suchge
sichtsfeldes sich nur um ein relativ kleines Stück weiterbewegen. Die Zie
le können also nicht plötzlich innerhalb eines Suchgesichtsfeldes bzw.
Segmentes auftauchen. Es genügt also, das Eintreten eines Zieles in ein
derartiges Segment festzustellen. Diese Segmente müssen nun so gewählt
werden, daß sie raumwinkelmäßig möglichst klein sind um eine schnelle Ab
tastung zu erlauben. Andererseits aber müssen sie so geformt und angeord
net sein, daß alle Ziele beim Eintreten in eines der Segmente auch erfaßt
werden. Diese Segmente werden durch einen schmalen Streifen am Horizont
sowie zusätzliche Streifen um Hügel, Berge etc. gebildet und aus dem Ge
ländemodell sowie der Positionierung des Ortungssystems errechnet.
Damit nun das Fahrzeug laufend seine eigene Position im Gelände kennt,
gehen dem Bordrechner 12 des Fahrzeugs die Daten des Inertial-Navigations
systems 15 und diejenigen eines mitgeführten, vorher erstellten, topo
graphischen Geländemodells 14 sowie die Blickrichtung der Plattform 14
ein. Zusätzlich werden die vom Ortungssystem 100 gelieferten Meßdaten
- z. B. Geländekonturen - zur weiteren Verbesserung der Positionsbestimmung
ebenfalls dem Bordrechner 12 zugeführt. Aus diesen Daten berechnet nun der
Bordrechner 12 für die Rundumsicht oder für einen bestimmten Sektor ein
oder mehrere höhenmäßig schmale, bandförmige Suchgesichtsfelder. Hierzu
werden jedoch lediglich die Werte von Geländestellen etc. herangezogen, an
denen tieffliegende Flugzeuge oder Flugkörper eindringen oder aufsteigen
können. Anhand des mitgeführten topografischen Simulations-Geländemodells
14 leitet der Bordrechner 12 laufend die dem augenblicklichen Standort des
Fahrzeugs entsprechende bzw. zugeordnete Horizontlinie ab und außerdem
noch alle diejenigen Linien, die dem fiktiven Schattenwurf von Erhebungen
etc. unterhalb des Horizonts entsprechen. Aus all den vorgenannten Werten
und der jeweiligen Entfernung der Orte dieser Linien - die man als "Schat
tenlinien" bezeichnen kann - wird das Suchgesichtsfeld derart abgeleitet,
daß dieses Suchgesichtsfeld aus einem oder mehreren bandförmigen Segmenten
mit vorgegebener Höhe - beispielsweise 200 m - wird.
Weiterhin ist vorgesehen, daß eine Einfach-Bildverarbeitung in diesem
- auf die erwähnten Segmente reduzierten - WBG-Gesichtsfeld die interes
santen Stellen bestimmt, die möglichen Zielen und Scheinzielen - z. B.
"hot spots" - entsprechen. Diese Stellen werden nun mit dem CO2-Laser-
Heterodynstrahl angemessen, so daß eine weitere erhebliche Verringerung
der abzusuchenden Segmente erreicht wird. Hierzu wird der Sensor 10 mit
einer Strahl-Ablenkeinheit 11 versehen, deren Werte natürlich auch in den
Bordrechner 12 eingehen. Um nun ein tieffliegendes Ziel - Hubschrauber,
Tiefflieger, Dispenser usw. - erkennen zu können, ist dem Detektor 25 des
Sensors 10 eine Doppler-Filterbank 18 und eine Einrichtung zur Entfer
nungsauswertung 17 zugeordnet, deren Werte dem Bordrechner eingehen. Ein
Echtziel wird von einem Scheinziel dadurch unterschieden, daß es eine
gewisse Fluggeschwindigkeit hat, die zu einer Dopplerverschiebung im
CO2-Laser-Heterodynsensor führt. Erst bei einer detektierten-Dopplerver
schiebung wird die Entfernungsmessung ausgelöst. Dadurch wird der Zeitauf
wand zur Entdeckung von Bewegtzielen auf ein Minimum reduziert.
Durch diese vorgeschlagenen Maßnahmen wird eine sehr effektive und schnel
le Raumüberwachung bis zu einer Rundumsicht gegen tieffliegende Flugkörper
etc. geschaffen. Der unter anderem hierzu erforderliche Sensor 10 ist in
an sich bekannter Weise aufgebaut aus einem CO2 Laser, dessen Strahl über
einen teildurchlässigen Spiegel 26 auf einen Modulator 27 und über einen
Umlenkspiegel 24 auch auf den Detektor 25 gelenkt wird. Dem Modulator 27
ist ein Oszillator 28 zugeordnet. Der modulierte Laserstrahl passiert
einen weiteren teildurchlässigen Spiegel 21 zur Sensoroptik 22, der - wie
bereits erwähnt - eine Ablenkeinheit 11 zugeordnet ist. Der Empfangsstrahl
wird über die Spiegel 21 und 23 auf den Detektor 25 gelenkt, der über die
Doppler-Filterbank 18 und den Bordrechner 12 ein Bewegtziel feststellt.
Claims (3)
1. Zielortungssystem, vorzugsweise für Panzerfahrzeuge mit einem
Mastvisier, unter Verwendung eines Ortungssystems mit Wärmebildgerät
(WBG) und Laser-Dopplersensor und einer Rundumsichteinrichtung für ein
höhenmäßig schmales, bandförmiges Suchgesichtsfeld, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Ortungssystem (100) des Panzerfahrzeugs ein Laserent
fernungsmesser (LEM) sowie ein im Bordrechner (12) enthaltenes topo
graphisches Geländemodell (14) zugeordnet ist, mittels dem und dem
eigenen Standort des Panzerfahrzeugs ein oder mehrere höhenmäßig schma
le, bandförmige Suchgesichtsfelder für die Rundumsicht oder einen
bestimmten Sektor vom Bordrechner (12) berechnet werden, welche genau
den Stellen entsprechen, wo tieffliegende Flugzeuge oder Flugkörper
eindringen oder aufsteigen können, und daß nur diese Suchgesichtsfelder
mit dem Ortungssystem (100) überwacht werden.
2. Zielortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßergebnisse des Laserentfernungsmesser (LEM) (10) und des WBG (13)
des Ortungs-Systems (100) zusätzlich mit den Meßwerten des bordeigenen
Inertial-Navigationssystems (15) und den Werten des beigegebenen topo
graphischen Geländemodells (14) im Bordrechner (12) des Fahrzeugs
miteinander zur laufenden eigenen Positionsbestimmung des Fahrzeugs im
Gelände verwertet werden.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ortungssystem (100) ein WBG (13) und ein CO2-Laser-Doppler-Sensor mit
Entfernungsmeß-Einrichtung LEM (10) aufweist, wobei in der Phase der
Bewegtzielsuche eine Entfernungsmessung erst durchgeführt wird, wenn
durch Dopplermessung ein Bewegtziel detektiert ist, und die Dopplermes
sung erst durchgeführt wird, wenn im WBG (13) ein als mögliches Ziel
interpretierbarer "hot spot" bzw. eine als Zielbewegung interpretierbare
Bewegung festgestellt worden ist.
Priority Applications (4)
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