DE4119612C2 - Landmine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Landmine gemäß dem Hauptpatent (P 41 17 873).

Die Landminen des im Hauptpatent näher erläuterten intelligenten, großflächig wirkenden Sperrsystemes sind mit Sensoreinrichtungen ausgestattet, die für eine effektive Bekämpfung eines ins Sperrgebiet eindringenden potentiellen Zielobjektes dieses zuverlässig detektieren können müssen. Dafür muß das Zielobjekt auch aus niedriger Geländestellung heraus noch in einigen hundert Metern Entfernung erfaßt werden können, also auch dann, wenn aufgrund von künstlichen oder von natürlichen Hindernissen keine direkte (optische) Sichtlinie zwischen der Sensoreinrichtung und dem Zielobjekt gegeben ist. Das läßt sich grundsätzlich mittels eines sogenannten None Line Of Sight-Radar realisieren, das auf so niedrigen Frequenzen arbeitet, daß diese infolge Beugungserscheinungen an Unebenheiten weitgehend eine Wellenausbreitung entlang des Bodens und damit auch über die optische Schattengrenze hinaus zeigen und dementsprechend auch Signale von verdeckten Reflektoren an die Sende-Empfangs-Einrichtung rückliefern. Bei einem solchen niederfrequent arbeitenden NLOS-Radar handelt es sich also nicht um ein blattwerkdurchdringendes oder ins Erdreich eindringendes Höchstfrequenz-Radar der Art, wie es etwa in der US-PS 4608566, in der US-PS 3836960 oder in der US-PS 3815130 beschrieben ist.

Die gattungsgemäße Landmine betrifft eine derjenigen Arten, wie sie beschrieben sind in dem Beitrag "Auf Defensive optimiert: Das neue Waffensystem DAVID; Heereskonsequenzen aus VKSE" von Oberst i. G. Dipl. Ing. Alphard v. Horn in Heft 10 vom Jahrgang 1990 der Zeitschrift "Soldat und Technik", dort beispielshalber gezeigt im unteren Bild der rechten Spalte von Seite 708. Eine solche als weitreichende Landmine oder Flächenverteidigungs-Mine ausgelegte Sperrwaffe ist jener Darstellung zufolge mit Seismik- und Akustiksensoren sowie mit einem Kurzwellensender ausgestattet, wobei der Seismik­ sensor üblicherweise als Wecksensor zur Signalisierung eines sich annähernden Zielobjektes dient. Mittels des Kurzwellensenders kann eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen den Landminen eines Minenfeldes aufgebaut werden, wie in den beiden Abbildungen der linken Spalte von Seite 708 dieser Publikation beispielshalber dargestellt, um dann, wenn mehrere Minen auf Ziele aufgeschaltet haben, nur diejenigen Minen wirksam zu schalten, die aufgrund der relativen Position zum abzuwehrenden Zielobjekt optimale Wirkaussichten versprechen.

Die Minen-Wirkkörper können gemäß US-PS 4848236 aus einem gegenüber der horizontalen etwas angehobenen Abschußgerät im wesentlichen seitlich gegen das Zielobjekt abgefeuert werden. Zweckmäßiger werden die Wirkkörper der vorerwähnten Flächen-Verteidigungsminen aber nach Art von Top-Attack-Submunitionen mit Multimode- Suchzündern verbracht, wie etwa in der GB-OS 2174482 näher beschrieben.

Vorliegender Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Landmine gemäß dem Hauptpatent dahingehend weiterzubilden, daß sie effektiver im Hinblick auf die Zielbewegung relativ zur Mine einsetzbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das NLOS-Radar zusätzlich mit einer Richtungs-Peilbasis und mit einem Mehrziel-Klassifikator ausgestattet ist. Als Peilbasis kann eine Antennengruppe fungieren, mittels derer zugleich im Wege von Antennenumschaltungen eine künstliche Dopplerinformation gewinnbar ist, um auch momentan stillstehende oder sich nur langsam bewegende Zielobjekten zuverlässig zu erfassen. Eine verratsichere und größere Richtungs-Peilgenauigkeit läßt sich mittels einer größeren passiven Peilbasis erreichen, wie sie durch die Anordnung von wenigstens drei Mikrofonen um die Mine herum oder in gewissem Abstand von der Mine aufspannbar ist. Dabei weist eine solche passive akustische Peilbasis (die etwa aus der schon zitierten US-PS 4848236 in Form von aus dem Startgerät heraus teleskopierbaren Mikrofonen bekannt ist; vergleiche auch den akustischen Richtungspeiler gemäß DE-PS 31 40 728) gegenüber etwa der aktiven Hochfrequenz-Peilung also den Vorteil auf, nicht vom Zielobjekt aus geortet werden und somit ohne Verratgefahr nach einer Wecksensor-Initialisierung ständig in Betrieb gehalten werden zu können.

Eine Amplitudenauswertung der am Zielobjekt reflektierten Bodenwelle erlaubt bereits eine gewisse Zielklassifikation. Wenn diese Reflektions-Auswertung in definierten Zeitfenstern, also entfernungsabhängig erfolgt, läßt sich daraus in Kombination mit der Richtungsinformation eine Mehrziel-Auflösung realisieren, um bestimmten Landminen richtungs- und bewegungsabhängig bestimmte Zielobjekte zuweisen zu können.

Auch dann, wenn der Wecksensor momentan keine Zielobjekt-Annäherung signalisiert, wird von Zeit zu Zeit die Abstrahlung der Radar-Bodenwelle aktiviert, um die umgehende stationäre Geländesituation (nämlich mit ihren gewöhnlich natürlichen Reflektoren) erfassen und abspeichern zu können. Aus einem Vergleich mit der so gewonnenen stationären Geländeinformation läßt sich das Eindringen eines Fremdkörpers und damit eines potentiellen Zielobjektes leichter erkennen.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen der Zusatzerfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und sind unter Berücksichtigung ihrer zusätzlichen Vorteile in nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert und nicht maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung berücksichtigt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Szenen-Skizze mit einem den Wirkbereich der Mine pas­ sierenden Zielobjekt und

Fig. 2 in Blockschaltbild-Darstellung die Signalverarbeitung in der Sensoreinrichtung der Mine.

Die ins Sperrgebiet 111 verbrachte Mine 113 kann von Pionieren hand­ verlegt oder mittels Verbringungseinrichtungen ausgeworfen sein. In letzterem Falle ist sie mit einer Aufrichteinrichtung ausgestattet, wie sie etwa in der US-PS 4 922 824 näher beschrieben ist, um eine möglichst vertikale Ausrichtung des Minen-Startgerätes 115 zu erzie­ len. Zur Abwehr eines ins Sperrgebiet 111 eindringenden Zielobjektes 117 wird eine Antriebseinrichtung 119 - etwa ein Treibsatz oder ein Raketentriebwerk - initiiert und dadurch der Minen-Wirkkörper 121 aus dem Startgerät 115 hinaus in den Luftraum über das Sperrgebiet 111 verbracht. Von dort steigt der Wirkkörper 121 fallschirmgebremst wie­ der ab, um nach Art von Suchzünder-Submunition das Gelände abzutasten und seinen Gefechtskopf 123 mit projektilbildender Hohlladungs-Bele­ gung zu zünden, sobald der Suchzünder das zu bekämpfende Zielobjekt 117 in Wirkrichtung voraus erfaßt, wie etwa in der GB 2 174 482 A nä­ her beschrieben.

Allerdings benötigt die Kinematik des Aufsteigens des Wirkkörpers 121, seiner Bewegungsumkehr und des Aufspannens des Fallschirmsystems für den gebremst rotierenden Abstieg ins Sperrgebiet eine gewisse Zeit­ spanne, während andererseits der maximale Wirkradius im Sperrgebiet 111 durch die Wirkdistanz des Gefechtskopfes 123 und die Neigung des Suchzünders beim spiralförmigen Abtasten des Zielgebietes begrenzt ist. Wenn das Zielobjekt 117, das den Aufstieg des Wirkkörpers 121 auslöste, sich nicht auf die Mine 113 zu bewegt, sondern den Wirkbe­ reich beispielsweise nur längs einer abgelegenen Sekante kreuzt, dann kann das Zielobjekt 117 den Minen-Wirkbereich schon wieder verlassen haben, ehe der Wirkkörper 121 in seine funktionsbereite Abstiegsphase übergetreten ist; und mangels Treffers im Zielobjekt 117 war die Aus­ lösung dieser Mine 113 vergebens.

Deshalb soll die Antriebseinrichtung 119 nicht schon allein deshalb initiiert werden, weil ein Wecksensor 112, etwa ein auf die von einem Kettenfahrzeug ausgelösten Bodenschwingungen ansprechender Seis­ mik-Sensor, die bloße Annäherung eines potentiellen Zielobjektes 117 meldet. Statt dessen ist eine Sensoreinrichtung 110 vorgesehen, die ein Radar 125 enthält, mittels dessen nach dem Ausbringen der Mine 113 zunächst deren Gelände-Umgebung aufgenommen wird, um das Radar 125 dann zunächst wieder abzuschalten, damit es die Position der Mine 113 nicht verrät. Diese Umgebungs-Adaption kann in schaltungstechnisch vorgegebenen Zeitabständen wiederholt, also aufgefrischt werden. Im übrigen aber wird die Sensoreinrichtung 110 erst wieder vom Wecksensor 112 eingeschaltet, um nun im Vergleich zur jüngsten abgespeicherten Umgebungsinformation die Entfernung und Bewegungsrichtung des poten­ tiellen Zielobjektes 117 im Rückstrahl-Ortungsverfahren zu ermitteln. Dabei ermöglicht der Szenen-Unterschied zum zuvor erfaßten Umfeld noch ohne eingedrungenes Zielobjekt 117 eine erste Zielanalyse und die Zielecho-Amplitudeninformation eine gewisse Zielklassifikation, um den Wirkkörper 121 nicht gegen Scheinziele oder gegen solche Objekte ein­ zusetzen, die eine Bekämpfung nicht lohnen, sondern für wirklich abzu­ wehrende Zielobjekte 117 bereitzuhalten.

Allerdings erhebt sich die Mine 113 nicht wesentlich über den Unter­ grund, so daß in einem hügeligen Sperrgebiet 111, oder über künstliche bzw. natürliche Hindernisse wie Bauten oder Anpflanzungen hinweg, eine radartypische direkte Sichtlinien-Verbindung von der Sensoreinrichtung 110 zum Zielobjekt 117 nicht sichergestellt werden kann. Deshalb wird von einer aus dem Startgerät 115 ausfahrbaren Antenne 122 eine Kugel­ welle relativ niedriger Sendefrequenz (in der Größenordnung einiger hundert MHz) abgestrahlt, weil diese die Eigenschaft hat, der Gelände­ formation relativ gut zu folgen und somit Ziel-Echoinformationen auch ohne Sichtverbindung zum Zielobjekt 117 zu liefern.

Ein solches sogenanntes NLOS-Radar 125 ist in der Hauptanmeldung "Sen­ soreinrichtung zur Auslösung eines Wirkkörpers" schaltungstechnisch näher beschrieben.

Zur weiteren Optimierung der Informationen über das Zielobjekt 117 kann eine Dopplerauswertung der empfangenen Zielreflexionen erfolgen. Diese Auswertung ist allerdings nicht nur bei langsam sich bewegenden Zielobjekten 117 recht aufwendig und fehleranfällig, sondern auch des­ halb, weil in der Regel keine Sichtlinien-Reflexe empfangen werden können, sondern elektromagnetische Strahlenenergie ausgewertet werden muß, die bei der Ausbreitung längs des Untergrundes zusätzlich stark beeinflußt ist. Zweckmäßiger ist es deshalb, aus der Mine 113 we­ nigstens zwei weitere Stab-Antennen 122 auszufahren und dadurch eine Mehrpunkt-Peilbasis aufzubauen, die eine weniger gestörte Zielinfor­ mation erbringt, indem (gewissermaßen zur Erzielung einer künstlichen Dopplerwirkung) der Empfang zwischen diesen Antennen 122 gruppenweise umgeschaltet wird.

Zugleich kann diese Peilbasis auch der Richtungspeilung zum erfaßten Zielobjekt 117 dienen, um die Mehrzielauflösung zu verbessern und zu­ sätzliche Bewegungskoordinaten über das erfaßte Zielobjekt 117 zu ge­ winnen. Eine Richtungsinformation 133 ist insbesondere auch dann von Interesse, wenn sich überlagernde Sperrgebiete 111 mehrerer Minen 113 eines Minenfeldes vorliegen und diese Minen 113 untereinander in In­ formationsaustausch stehen, wofür die Radar-Antennen 122 in den Or­ tungspausen herangezogen werden können. Wenn vom Standort einer Mine 113 aus durch Funkkontakt-Abfrage zwischen benachbarten Minen 113 festgestellt wird, daß in Richtung auf das erfaßte Zielobjekt 117 zu eine noch intakte weitere Mine 113 mit hinsichtlich der Ortsgegeben­ heiten günstigeren Bekämpfungsmöglichkeiten verfügbar ist, dann wird die Zielinformation von der ersterwähnten Mine 113, unter Sperrung ih­ rer Antriebseinrichtung 119, an jene günstiger positionierte Mine 113 übertragen, die dadurch gewissermaßen einen Kommandoauftrag erhält, obgleich sie vielleicht aufgrund ihrer Geländeumgebung gar nicht so eindeutige und günstige Zielinformationen selbst ermitteln konnte. Außerdem ermöglicht es die Richtungsinformation 133, eindeutiger als über die bloße Entfernungs- und Bewegungs-Auswertung zwischen unter­ schiedlichen Zielobjekten 117 zu unterscheiden, die im Sperrgebiet 111 gleichzeitig erfaßt werden und deshalb unterschiedlichen Minen zur Ab­ wehr zuzuweisen sind.

Noch präziser als mittels der kleinflächigen Antennengruppe 122 sind Peilergebnisse einer akustischen Peilbasis von wenigstens drei Mikro­ phonen 127, die an der Peripherie des Startgerätes 115 angeordnet sind, oder die zum Aufspannen einer noch größeren Basis in radialen Abstand davon ausfahrbar sind. Außerdem hat die akustische Peilung der Richtung von der Mine 113 zum Zielobjekt 117 gegenüber der aktiven Funkpeilung den Vorteil der geringen Verratswahrscheinlichkeit eines passiven Peilsystems. In diesem wird also in als solcher bekannter Weise der Zeitunterschied des Empfangs korrelativ gefilterter aku­ stischer Ereignisse gemessen, nämlich des vom Zielobjekt 117 ausge­ henden Schallspektrums 129. Je größer der in einer Laufzeitschaltung 131 ermittelte Zeitunterschied des Empfangs desselben Ereignisses ist, desto größer ist der Ablage-Peilwinkel gegenüber der konstruktiv ge­ gebenen Mittelsenkrechten auf die Verbindung zwischen den beiden gera­ de abgefragten Mikrophone 127. Mit dieser Richtungspeilung kann dann in der Sensoreinrichtung 110 eine vom NLOS-Radar 125 gelieferte Ziel­ entfernungsinformation 135 verknüpft werden, um eine vektorielle Mehr­ zielauflösung für die wirkoptimierte Zuordnung einer hinsichtlich ih­ res Wirkkörpers 121 noch funktionsbereiten Mine 113 zu erzielen. Wenn gemäß der bevorzugten apparativen Auslegung die Sensoreinrichtung 110 auch noch nach dem Start des Wirkkörpers 121 funktionsbereit bleibt, entsteht keine Überwachungs-Lücke im Sperrgebiet 111 und erübrigt sich der Einsatz übergeordneter Kommandostationen für eine Protokollierung des jeweiligen Minenzustandes und für die Zielzuweisung zu noch funk­ tionsbereiten Minen 113.

Wenn bei Zielannäherung der Wecksensor 112 die Sensoreinrichtung 110 aktiviert, wird das Radar 125 in Betrieb gesetzt, um über eine Sen­ de-Empfangs-Weiche 137 und eine Rohdaten-Verarbeitungsschaltung 139 im Vergleich zur Umgebungsinformation aus einem Speicher 141 die Entfer­ nungsinformation 135 zum potentiellen Zielobjekt 117 zu gewinnen. Bei Erfassung mehrerer Zielobjekte 117 wird mittels eines Mehrziel-Extrak­ tors 143 ein in bezug auf diese Mine 113 besonders günstig posi­ tioniertes Zielobjekt 117 zur Analyse in Klassifikatoren 145 ausge­ wählt, die außerdem mit der Richtungsinformation 133 der akustischen Peilbasis gespeist werden. Ausgabeeinheiten 147 liefern für die bestä­ tigten Zielobjekte 117 aufbereitete Richtungs- und Entfernungsinforma­ tionen an eine Selektionsschaltung 149, in der bei mehreren gleichzei­ tig erfaßten Zielobjekten 117 die nach Richtung und Entfernung günstigste Positionierung eines anzugreifenden Zielobjektes 117 be­ stimmt wird, um dann in einem Extrapolator 151 dessen voraussichtli­ chen Bewegungsgrößen abzuschätzen und danach in einer Zündschaltung 153 den optimalen Zeitpunkt für die Freigabe der Wirkkörper-An­ triebseinrichtung 119 zu bestimmen, die bereits vom annäherungsabhän­ gig arbeitenden Wecksensor 112 vorbereitet wurde. Sollte jedoch keine optimale Bekämpfungsgegebenheit vorliegen und eine andere funktionsbe­ reite Mine 113 verfügbar sein, nämlich noch von der Antriebseinrich­ tung 119 ein Bereitschaftssignal 159 an die Sensoreinrichtung 110 lie­ fern, dann erhält jene den Bekämpfungsauftrag. Die vorliegend betrach­ tete Sensoreinrichtung 110 wird wieder abgeschaltet, bis erneut der Wecksensor 112 anspricht oder aber eine interne Zeitschaltung 155 das NLOS-Radar 125 zu erneuter Umgebungs-Adaption für das Auffrischen des Inhalts des Umgebungsspeichers 141 vorübergehend einschaltet.

Claims (7)

1. Mine (113) mit einem Weckssensor (112) zum Aktivieren ihrer Sensoreinrich­ tung (110) mit einem NLOS-Radar (125), welches aus niedriger Höhe über Grund eine elektromagnetische Bodenwelle ungerichtet in die Umgebung ab­ strahlt und auch ohne direkte Sichtverbindung auftretende Ziel-Reflektionen aufnimmt, gemäß Patent DE 41 17 873, und mit einer Zündschaltung (153) für die Antriebseinrichtung (119) zum Abheben des Minen-Wirkkörpers, die von einem Ziel-Klassifikator (145) ansteuerbar ist, der einerseits mit Richtungsin­ formationen (133) aus einer Peilbasis und andererseits über einen Mehrziel- Extraktor (143) mit Entfernungsinformationen (135) aus dem NLOS-Radar (125) gespeist ist.

2. Landmine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei günstigen Bekämpfungsgegebenheiten die Auslösung einer Wirkkörper- Antriebseinrichtung (119) erfolgt.

3. Landmine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsinformationen (133) aus mehreren Hochfrequenz-Antennen (122) gewonnen werden.

4. Landmine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsinformationen (133) über mehrere Mikrofone (127) gewonnen werden.

5. Landmine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere umschaltbare Hochfrequenz-Antennen (122) für eine Zielecho- Dopplerauswertung vorgesehen sind.

6. Landmine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Radar (125) nachgeschalteter Speicher (141) periodisch mit Umfeld- Informationen aufgefrischt wird.

7. Landmine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Radarantenne (122) zugleich zur drahtlosen Nachrichtenverbindung zu anderen Minen (113) ausgelegt ist, deren Sensoreinrichtungen (110) auch nach Start eines Wirkkörpers (121) zur Sperrgebiets-Überwachung wirksam bleiben.