DE4117873C2 - Landmine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Landmine der Art, wie sie in dem Beitrag "Auf Defensive optimiert: Das neue Waffensystem DAVID; Heereskonsequenzen aus VKSE" von Oberst i. G. Dipl.-Ing. Alphart v. Horn in Heft 10 des Jahrgangs 1990 der Zeitschrift SOLDAT UND TECHNIK im unteren Bild der rechten Spalte auf Seite 708 gezeigt ist. Eine solche als weitreichende Landmine oder Flächenverteidigungs-Mine ausgelegte Sperrwaffe ist jener Darstellung zufolge mit Seismik- und Akustiksensoren sowie mit einem Kurzwellensender ausgestattet. Ein Seismik-Sensor dient üblicherweise als Wecksensor zur Signalisierung eines sich annähernden Zieles, vgl. Anspruch 1 auf Seite 5 der FR 2 199 863. Ein anderer seismischer Wecksensor ist aus der EP 0 375 872 A1 bekannt, dort mit einer Ansprechschwelle, die in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen am Einsatzort (insbesondere von der Beschaffenheit des Untergrundes) einstellbar ist, um einerseits eine zu hohe Fehlersignalrate zu vermeiden und andererseits doch eine reproduzierbare Empfindlichkeit gegen spezifische Ziele sicherstellen zu können. Als Wecksensor kann aber auch der Akustiksensor dienen, insbesondere dann, wenn es sich beim abzuwehrenden Ziel nicht um ein Landfahrzeug sondern um ein niedrig operierendes Luftfahrzeug handelt.

Mittels eines Kurzwellensenders kann eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen Minen aufgebaut werden, wie in den beiden Abbildungen der linken Spalte von Seite 708 der eingangs zitierten Publikation beispielshalber dargestellt, um die Minen wirksam zu schalten, wenn mehrere Minen auf Ziele aufgeschaltet haben oder signalisieren, daß sich in ihren Wirkbereichen Ziele befinden (Mitte der linken Spalte auf Seite 712).

Die Wirkkörper solcher Flächenverteidigungsminen werden zweckmäßigerweise nach Art von Top-Attack-Submunitionen mit Multimode-Suchzünder verbracht, wie in der GB 2 174 482 A beispielshalber näher beschrieben und hinsichtlich eines typischen Missionsablaufes in der oberen Darstellung auf Seite 711 der zitierten Zeitschrift "Soldat und Technik" veranschaulicht. Dem liegt also ein anderer Abwehr-Wirkmechanismus zugrunde, als im Falle der FR 2110863, bei welcher der Gefechtskopf am Boden verbleibt und gezündet wird, wenn ein Wecksensor einen kegelförmig nach oben gerichteten Dopplerradar-Sensor eingeschaltet hat und immer noch aktiviert ist, wenn dann auch der Dopplerradar-Sensor anspricht, weil ein Flugobjekt seine Antennencharakteristik quert. Bei der hier interessierenden Landmine mit Submunitions-Wirkmechanismus dagegen initiiert der Wecksensor das Abheben eines Wirkkörpers aus seinem stationär zurückbleibenden Startgerät, woraufhin der Wirkkörper am Fallschirm hängend wieder ins Zielgebiet absteigt und dieses mit seinem Suchzünder-Sensor spiralförmig-einengend absucht. Bei Erfassen des zu bekämpfenden Zieles wird vom Suchzünder der Gefechtskopf mit projektilbildender Hohlladungs-Einlage in Richtung auf das Ziel ausgelöst. Problematisch kann allerdings sein, daß für die Kinematik ab Ansprechen des Wecksensors, also für den Aufstieg aus dem Startgerät und für den gebremsten rotierenden Abstieg ins Zielgebiet, eine nicht beliebig verkürzbare Zeitspanne verstreicht, so daß keine Wirkung im Ziel erreichbar ist, wenn dieses beispielsweise nur die Peripherie des Erfassungsbereiches des Wecksensors berührt und sich bereits wieder aus dem vom Wirkkörper erfaßbaren Bereich entfernt hat, wenn der Wirkkörper nach Durchgang seines Apogäums schließlich mit eingeschaltetem Suchzünder ins Zielgebiet absteigt. Deshalb sollte das Abheben aus dem Startgerät überhaupt nur initiiert werden, wenn die Geschwindigkeit und die Richtung der Zielbewegung so orientiert sind, daß der Suchzünder-Wirkkörper bei seinem Abstieg dieses Ziel auch tatsächlich in seinem Wirkbereich, möglichst in dessen Zentrum, erfassen wird. Dagegen soll der Wirkkörper in seiner Funktionsbereitschaft am Boden verharren, wenn die Wahrscheinlichkeit zu gering ist, daß das vom Wecksensor erfaßte Zielobjekt aufgrund seiner Bewegungsvektoren auch tatsächlich erfolgversprechend abgewehrt werden kann.

Für die Sensor-Funktion zum Starten der Mine nach DE 38 17 266 A1 wird von direkter Sensor-Sicht zum abzuwehrenden Ziel ausgegangen. Das gilt auch für die Zielpositionsvermessung nach US 3 304 864, wofür dort eine große Basis aus vergleichsweise weit von einander entfernten Sende- und Empfangs-Antennen aufgespannt wird.

Es ist jedoch problematisch, daß der beispielsweise von Hand oder mittels eines Werfers verbrachte Wirkkörper bzw. dessen Sensor-Antennen sich schon aus Tarnungsgründen nicht zu hoch über den Untergrund erhebt, so daß bereits niedrige Bodenwellen oder Bewuchs in der Umgebung die direkte Sicht zum sich annähernden Ziel unterbinden. Es wäre auch anzustreben, die einzelnen Wirkkörper eines Minenfeldes miteinander kommunizieren zu lassen, um bei Ansprechen mehrerer Wecksensoren nur dort den Abwehrmechanismus zu initiieren, wo aufgrund der relativen Position zur momentanen Zielbewegung die größten Erfolgsaussichten für die Zielaquisition in der Abstiegsphase des Wirkkörpers gegeben sind.

Schließlich kann es für das Optimieren des Wirkkörper-Einsatzes noch von Interesse sein, nicht nur die radiale Entfernung und Geschwindigkeit des Zielobjektes zu erfassen, sondern auch die Richtung zum erfaßten Zielobjekt, nämlich um daraus beispielsweise eine Kommandoübergabe an eine günstiger positionierte Mine ableiten zu können, ohne des apparativen Aufwand etwa für ein Laser-Retromodulatorsystem zu bedürfen, wie es aus der DE 36 25 334 C2 bekannt ist.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten und zu eröffnenden Möglichkeiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Landmine eingangs erläuterter Art hinsichtlich ihrer Sensorausstattung dafür auszulegen, daß sie insofern effektiver einsetzbar ist, als das Ausbringen ihres Wirkkörpers nur und erst dann erfolgt, wenn aufgrund der Zielbewegung hinreichende Wahrscheinlichkeit besteht, das Zielobjekt auch danach beim Abstieg des Wirkkörpers mit dessem Suchzünder zu erfassen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Landmine gemäß Patentanspruch 1 auf das Ansprechen des Wecksensors hin noch nicht gleich den Aufstieg des Wirkkörpers mit seinem Suchzünder startet, sondern zunächst eine weitere Sensoreinrichtung aktiviert, die über eine elektromagnetische Bodenwelle und deshalb ohne freie Sichtverbindung zum Ziel in der Lage ist, Standort- und Bewegungsinformation des Zielobjektes zu erbringen. Nur wenn diese Informationen dafür sprechen, daß diese (oder eine andere) Landmine hinreichend günstig positioniert ist, wird deren Wirkteil - mit entsprechend vergrößerten Erfolgsaussichten - gestartet. So kann auch aus der Minen-Deckung heraus, also wie erwähnt ohne Sichtverbindung zum Ziel, mit einfachen apparativen Mitteln wenigstens die Entfernung und die Geschwindigkeit eines in den Auffaßbereich des Wecksensors geratenen und deshalb möglicherweise zu bekämpfenden Zielobjektes erfaßt werden. Diese zusätzlich gewonnenen Informationen können somit die Grundlage bilden für die Optimierung des Einsatzes von Flächenverteidigungsminen mit Wirkkörpern auf Basis von Suchzünder-Submunition.

Bevorzugte Weiterbildungen und Abwandlungen der Lösung nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung weist den Vorteil auf, daß mit ihr bei relativ geringer Gesamtbauhöhe, d. h. Anbringung der mindestens einen Antenne über Grund, vergleichsweise präzise Zielinformationen bezüglich Zielentfernung und Zielgeschwindigkeit bzw. gegebenenfalls auch bezüglich Geschwindigkeitsrichtung des zu bekämpfenden Zieles für das Kriterium der Auslösung des Wirkkörpers gewinnbar sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch in einer Blockdarstellung verdeutlichten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zur Auslösung eines Wirkkörpers. Die Figur zeigt in einem Block die nach dem Prinzip eines Puls- Doppler-Radars arbeitende Sensoreinrichtung 10, die mit einem Wecksensor 12 verbunden ist, was durch den Pfeil 14 angedeutet ist. Bei dem Wecksensor 12 handelt es sich um einen akustischen und/oder um einen auf seismische Signale ansprechenden Sensor.

Die Sensoreinrichtung 10 weist einen Sender 16 und einen Empfänger 18 auf, wobei der Sender 16 zur Erzeugung eines pulsmodulierten Sendesignals einen Pulsmodulator und einen kohärenten Oszillator aufweist. Der Sender 16 und der Empfänger 18 sind über einen Empfängerschutzschalter 20 entkoppelt. Die mindestens eine Antenne ist mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet. Bei ihr handelt es sich bspw. um eine horizontal polarisierte Yagi-Antenne oder um eine Stabantenne. Die Antenne 22 dient im zeichnerisch dargestellten Beispiel sowohl als Sendeantenne als auch als Empfangsantenne. Es ist jedoch auch möglich, dem Sender 16 und dem Empfänger 18 jeweils eine eigene Antenne zuzuordnen.

Der Empfänger 18 weist einen ersten Empfängermischer 24 mit einem ersten Eingang 26, einem zweiten Eingang 28 sowie einem Zwischenfrequenzsignalausgang 30 sowie einen zweiten Empfängermischer 32 mit einem ersten Eingang 34, einem zweiten Eingang 36 und einem Ausgang 38 auf.

Der Empfängerschutzschalter 20 ist mit dem ersten Eingang 26 des ersten Empfängermischers 24 über ein Bandpaßfilter und einen rauscharmen Vorverstärker 42 verbunden. Der zweite Eingang 28 des ersten Empfängermischers 24 ist mit einem Rückmischsignalausgang 44 des Senders 16 verbunden. Der Zwischenfrequenzsignalausgang 30 des ersten Empfängermischers 24 ist über ein Tiefpaßfilter 46 und einen Verstärker 48 mit dem ersten Eingang 34 des zweiten Empfängermischers 32 verbunden. Der zweite Eingang 36 des zweiten Empfängermischers 32, bei dem es sich um einen bipolare Videosignale erzeugenden Quadraturdetektor handeln kann, ist mit einem Zwischenfrequenzsignalausgang 50 des Senders 16 verbunden.

Der Ausgang 38 des zweiten Empfängermischers 32 ist über einen Videoverstärker 52 und ein A/D-Wandlersystem 54 mit einem Signalprozessor 56 verbunden.

Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 10 eignet sich als Minensensor gegen Boden- und Luftziele, der in niedriger Höhe zur Bestimmung der radialen Zielentfernung und der radialen Zielgeschwindigkeit funktioniert. Hierbei kann zu dem zu bekämpfenden Ziel Sichtverbindung gegeben sein; diese ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Optional kann auch die Zielrichtung in Azimut und Elevation bestimmt werden. Die Sensoreinrichtung 10 arbeitet nach dem Prinzip eines Puls-Doppler-Radars mit einer Frequenz im HF-, VHF-, UHF- oder Mikrowellen-Bereich. Wie bereits erwähnt worden ist, ist zur Bestimmung der Zielentfernung und der Zielgeschwindigkeit mindestens eine Antenne 22 erforderlich. Soll außerdem auch die Zielrichtung bestimmt werden, so sind mindestens drei Antennen 22 erforderlich.

Mittels des erwähnten Pulsmodulators und kohärenten Oszillators des Senders 16 wird bei einem Ausführungsbeispiel der Sensoreinrichtung 10 ein pulsmoduliertes Sendesignal mit einer Frequenz von 1000 MHz erzeugt. Die Sendeimpulse werden über eine Richt- oder Rundstrahlantenne 22 abgestrahlt. Der Sender 16 und der Empfänger 18 sind während der Aussendung der Sendeimpulse über den Empfängerschutzschalter 20 entkoppelt.

Das Echosignal, das vom umliegenden Bodenclutter und von möglichen Zielen reflektiert wird, gelangt über die mindestens eine Antenne 22 in den Empfänger 18. Dort wird das Empfangssignal zunächst bandpaßgefiltert (bei 40) und durchläuft dann einen rauscharmen Vorverstärker 42 mit einer Mittenfrequenz von 1000 MHz.

Im nachfolgenden Empfängermischer 24 wird das Signal kohärent mit einem Rückmischsignal (bei 44 bzw. 28) von 880 MHz auf eine Zwischenfrequenz von 120 MHz am Ausgang 30 umgesetzt.

Da alle Sende- und Empfangsoszillatoren auf eine gemeinsame 10 MHz-Referenzquelle phasenstarr angebunden sind, ist das gesamte System kohärent.

Das Zwischenfrequenzsignal von 120 MHz am Ausgang 30 des ersten Empfängermischers 24 wird in einem nachfolgenden Verstärker 48 auf den erforderlichen Signalpegel angehoben und mittels des Tiefpaßfilters 46, das eine Grenzfrequenz von 200 MHz besitzt, tiefpaßgefiltert. Dieses am ersten Eingang 34 anstehende Zwischenfrequenzsignal von 120 MHz wird im zweiten Empfängermischer 32 mit einem Signal von 120 MHz gemischt, das am Zwischenfrequenzsignalausgang 50 des Senders 16 ansteht. Im zweiten Empfängermischer 32 wird ein bipolares Videosignal erzeugt, das am Ausgang 38 des zweiten Empfängermischers 32 ansteht. Je nach Ausführung der Sensoreinrichtung 10 ist das Signal am Ausgang 38 entweder einkanalig oder zweikanalig, bestehend aus den Bestandteilen Inphasesignal und Quadratursignal.

Das Signal am Ausgang 38 des zweiten Empfängermischers 32 wird mittels eines Videoverstärkers 52 auf den erforderlichen Signalpegel gebracht und einem A/D- Wandlersystem 54 zugeführt. Dieses Analog-Digital- Wandlersystem besteht aus ein bis zwei schnellen Analog- Digital-Wandler. Die Abtastfrequenz ist auf die Pulsdauer ausgelegt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die Abtastfrequenz entsprechend der Pulsdauer von 50 ns minimal 20 MHz.

Das digitalisierte Empfangssignal wird in dem nachgeschalteten Signalprozessor 56 weiter verarbeitet.

Beim Einsatz der Sensoreinrichtung 10 in einem intelligenten Minensystem ist die Sensoreinrichtung 10 zunächst passiv. Sie wird durch einen einfach ausgebildeten Wecksensor 12, bei dem es sich z. B. um einen Akustiksensor oder um einen Seismiksensor handelt, aktiviert. Auf diese Weise ist die Mine nur sehr schwer detektier- und ortbar, da der Sender 16 lediglich kurzzeitig während einiger ms arbeitet.

Nach der Aufstellung der Mine am vorgesehenen Standort wird die Sensoreinrichtung 10 zunächst einmal aktiviert, so daß sie eine sog. Clutteradaption durchführen kann. Diese Clutteradaption besteht in der Messung des zeitinvarianten Signalechos der Umgebung. Diese zeitinvarianten Echosignale werden im Signalprozessor 56 abgespeichert. Danach wird die Sensoreinrichtung 10 in den passiven Zustand geschaltet. Bewegt sich nun ein mögliches Ziel entweder in der Luft, z. B. ein Hubschrauber, oder am Boden, z. B. ein zu bekämpfendes Panzerfahrzeug, innerhalb der Reichweite der Sensoreinrichtung 10 an dieser vorbei, so wird die Sensoreinrichtung 10 mittels des vorgeschalteten Wecksensor 12 aktiviert.

Zur Bekämpfung von Luftzielen wird eine Bestimmung der Anflugrichtung in Azimut und Elevation nach dem Interferrometerprinzip durchgeführt. Hierzu werden - wie erwähnt worden ist - mindestens drei Antennen 22 benötigt. Die Richtungsbestimmung kann auch hierbei nach dem Doppler- Radarprinzip mit mehreren Antennen 22 als Teilbasis durchgeführt werden.

In anderer elektrischer Auslegung der Sendefrequenz, nämlich im Mikrowellenbereich, ist die Sensoreinrichtung 10 zur Bedrohungsanalyse von Kpz geeignet.

Claims (13)

1. Landmine mit Submunitions-Wirkmechanismus, bei der ein Wirkkörper zum Abheben aus einem zurückbleibenden Startgerät ausgelöst wird, welcher darauf­ hin unter spiralförmig sich einengender Absuche ins Zielgebiet absteigt und bei Erfassen eines zu bekämpfenden Zieles mittels eines Suchzünders seinen Ge­ fechtskopf in Richtung auf das Ziel auslöst, mit einem auf die Annäherung eines Zieles ansprechenden Wecksensor (12), der eine Sensoreinrichtung (10) akti­ viert, welche in niedriger Höhe über Grund eine Antenne (12) aufweist, zum un­ gerichteten Abstrahlen einer Bodenwelle und zum Empfangen sowohl der von der Umgebung reflektierten als auch der von nicht bis auf eine Sichtverbindung in diese Umgebung eingedrungenen Zielen reflektierten Echosignale, zwecks Gewinnens von Zielinformationen aus der Zielbewegung für das Auslösen des Abhebens des Wirkkörpers.

2. Landmine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach ihrer Aufstellung die Sensoreinrichtung (10) schon vor Ansprechen des Weck­ sensors (12) einmal aktiviert wird, um aufgrund zeitinvarianter Reflexionen der ungerich­ tet abgestrahlten Bodenwelle eine Clutteradaption vorzunehmen und in einem Signalpro­ zessor (56) abzuspeichern.

3. Landmine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Sensoreinrichtung (10) nach dem Prinzip eines Pulsdoppler-Radars ausgelegt ist, wobei ein Sender (16) zum Erzeugen eines pulsmodulierten Sendesignals einen kohären­ ten Oszillator aufweist.

4. Landmine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Sensoreinrichtung (10) zum Aussenden eines frequenzmodulierten Dauerstrich­ signales ausgelegt ist.

5. Landmine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Sensoreinrichtung (10) wenigstens zur Bestimmung von Entfernung und von Geschwindigkeit eines zu bekämpfenden Zieles mit einer gemeinsamen Antenne (22) für einen Sender (16) und für einen Empfänger (18) ausgestattet ist, die über einen Empfän­ gerschutzschalter (20) voneinander entkoppelt sind.

6. Landmine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Sensoreinrichtung (10) wenigstens zur Bestimmung von Entfernung und von Geschwindigkeit eines zu bekämpfenden Zieles mit einem Sender (16) und mit einem Empfänger (18) ausgestattet ist, denen jeweils eine eigene Antenne (22) zugeordnet ist.

7. Landmine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Bestimmung von Entfernung und Geschwindigkeit und ggf. auch Richtung eines zu bekämpfenden Zieles mit mindestens drei Antennen (22) ausgestattet ist.

8. Landmine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Sensoreinrichtung (10) einen Sender (16) und einen Empfänger (18) mit einem ersten Empfängermischer (24) und einem zweiten Empfängermischer (32) aufweist, die einerseits auf einen Rückmischsignalausgang (44) bzw. auf einen Zwischenfrequenz­ signalausgang (50) des Senders (16) und andererseits an die Antenne (22) bzw. auf einen Zwischenfrequenzsignalausgang (30) des ersten Empfängermischers (24) geschaltet sind, mit Speisung eines Signalprozessors (56) vom zweiten Empfängermischer (32), wobei die Signalfrequenzen am Zwischenfrequenzsignalausgang (50) und nach dem ersten Empfängermischers (24) einander entsprechen.

9. Landmine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Empfängerschutzschalter (20) über ein Bandpaßfilter (40) und einen rauscharmen Vorverstärker (42) mit dem des ersten Empfängermischer (24) verbunden ist.

10. Landmine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenfrequenzsignalausgang (30) des ersten Empfängermischers (24) über ein Tiefpaßfilter (46) und einen Verstärker (48) mit dem zweiten Empfängermischer (32) verbunden ist.

11. Landmine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Empfängermischer (32) ein Mischer oder ein bipolare Vidoesignale er­ zeugender Quadraturdetektor ist.

12. Landmine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (38) des zweiten Empfängermischers (32) über einen Videoverstärker (52) und ein A/D-Wandler-System (54) mit dem Signalprozessor (56) verbunden ist.

13. Landmine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Kommunikationseinrichtung zur Kommandoübergabe an eine andere, in der Nachbar­ schaft befindliche derartige Landmine ausgestattet ist, die aufgrund ihrer relativen Position zur momentanen Zielbewegung eine größere Erfolgsaussicht für die Zielakquisition in der Ab­ stiegsphase ihres Wirkkörpers aufweist.