DE4228539A1 - Multisensorsystem zur Erkennung und Identifizierung von Kampfmitteln und Kampfsituationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Multisensorsystem zur Erkennung und Identifizierung von Kampfmitteln und Kampfsituationen gemäß dem Gat­ tungsbegriff des Anspruchs 1.

Einrichtungen zur Raumüberwachung und Erkundung sind in den verschieden­ sten Ausführungsformen bekannt. So ist es beispielsweise aus der DE-PS 28 18 942 bekannt, einen Raum virtuell in sogenannte Schutzzonen zu un­ terteilen, wobei diese Schutzzonen in geometrischen Daten als sogenannte Warn- und Alarmzonen gespeichert und von Lichtstrahlen abgetastet wer­ den. Eventuell in den einzelnen Schutzzonen befindliche Objekte reflek­ tieren diese Strahlen und aus den gespeicherten Daten wird durch Signal­ datenvergleich und der Laufzeit die Lage und gegebenenfalls die Art des Objektes ermittelt.

Diese Ausführungsform, die in Aufbau und Funktion gemäß der US 4 319 332 noch erweitert worden ist, kann jedoch nicht dazu verwendet werden, die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen, nämlich ein Areal - beispielsweise einen kompletten Flugplatz - während eines feindlichen Angriffs laufend zu überwachen und alle Ereignisse zeitlich und örtlich zu detektieren, analysieren und zu registrieren und unmittelbar nach dem Angriff in kürzester Zeit eine sogenannte "Bestandsaufnahme" des Areal­ zustandes abzugeben und Beschädigungen, beispielsweise der Lande- und Startbahn, Bombenkrater innerhalb des festgelegten Gebietes, Brände und Anlagenzerstörungen, oder feindliche Objekte, beispielsweise Panzer, Blindgänger oder andere Waffensysteme, aber auch abgeschossene Flugzeuge etc. festzustellen und anzuzeigen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen ge­ löst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbei­ spiel erläutert und in den Figuren der Zeichnung skizziert.

Es zeigt

Fig. 1a ein Schaubild eines durch Luftangriff attakierten Flugplatzes in der sogenannten Groberkundungsphase,

Fig. 1b ein Schaubild des Flugplatzes gemäß Fig. 1 in der Feinerkundungsphase unmittelbar nach dem Angriff,

Fig. 1c ein Schaubild der externen Auswertezentrale, die mit einer Lage­ darstellungseinrichtung kommuniziert,

Fig. 2 eine Konfigurationsübersicht zur Darstellung der Hauptsystemkom­ ponenten, deren Verbindungen und deren Positionierung (Dislozi­ ierung),

Fig. 3 ein Schemabild bezüglich der Konfiguration zur Groberkundung,

Fig. 4a ein Schemabild bezüglich der Konfiguration zur Feinerkundung durch das bodenfeste Sensornetz,

Fig. 4b ein Schemabild bezüglich der Konfiguration zur luftmobilen Fein­ erkundung.

Wie die Fig. 1a und 1b veranschaulichen, ist zur Erkennung und Identifi­ zierung von Objekten - insbesondere offenliegende und eingedrungene Kampfmittel - am Beispiel einer Flugplatz-Anlage ein bodenfestes und luftmobiles Multisensorsystem rund um bzw. in der zu überwachenden Anla­ ge positioniert, wobei der "Systemablauf" von zwei Phasen der Erkundung bestimmt wird. In Fig. 1a ist die erste Phase "Groberkundung während des Angriffs" skizziert, in der Fig. 1b die zweite Phase "Feinerkundung nach dem Angriff". In der Fig. 1c ist die extern und vorwiegend mobil ausge­ staltete Auswertezentrale EESC (Explore Exploitation System Center) ver­ anschaulicht, die ihrerseits die verarbeiteten Daten einer Anzeige- und Interpretationsstation ERIC (Explore Representation and Interpretation Center) zur Darstellung weiterleitet. Diese Station kann sich auch ex­ tern von der Auswertezentrale EESC befinden.

Um nun eine laufende Aussage über Art und Umfang der durch einen feind­ lichen Angriff verursachten Schäden zu erhalten, ist das zu schützende Areal - hier ein Flugplatz - zunächst mit einem Groberkundungsnetz ECRS (Explore Coarse Reconnaissance System) versehen, das aus bodenfest ver­ legten Sensoren, Netzintelligenz und Datenübertragung besteht. Vorzugs­ weise handelt es sich bei diesen Sensoren um aktive und/oder passive akustische und seismische Geräte, die zu einem oder mehreren Netzen in dem zu überwachenden Areal miteinander verbunden sind und mit der exter­ nen, mobilen Auswertezentrale EESC kommunizieren.

Durch diese Sensoren, die das sogenannte Groberkundungsnetz ECRS bilden, sind nun laufend Aussagen über Art und Umfang des Schadens gewährlei­ stet, wobei auch der Ausfall des einen oder anderen Sensors durch die Kampfeinwirkung eine exakte Situationsaussage darstellt. Dieses als gro­ bes Erkundungsergebnis bezeichnete Informationsergebnis versetzt die Ob­ jektführung bereits während des Angriffs in die Lage, Vorbereitungen und Einsatzmaßnahmen zu treffen, die unmittelbar nach dem Angriff befohlen werden können und so ein optimales Timing in allen zu treffenden Maßnah­ men zu gewährleisten.

Unmittelbar nach dem feindlichen Angriff, der u. a. auch durch die Si­ gnale beziehungsweise durch deren Ausbleiben sofort angezeigt wird, tritt die zweite Phase des Systems in Aktion, wobei hierfür die Ergeb­ nisse aus der ersten Phase zur Eingrenzung der Erkundung auf die "ge­ troffenen" Flächen dienen. Daraus folgt u. a. eine erhebliche Zeiterspar­ nis. Als sogenannter "Feinaufklärer" können bemannte und unbemannte Fluggeräte dienen, die entsprechend der gewählten Konzeptalternative mit entsprechender Hardware und Software bestückt sind und gegebenenfalls über eine Telemetrie-Kommandostation ETCC (Explore Telecommandand Con­ trolstation) gesteuert wird. Dieser Feinaufklärer kann außerhalb des zu überwachenden Areals stationiert werden. Im hier im gewählten Beispiel ist er in einem vom Flugplatz entfernt angeordneten Gebäude ESLC (Explo­ re Starting and Landing Center) untergebracht. Dieses ESLC kann natür­ lich auch ein mobiles Gerät sein.

Der im Beispiel angegebene luftmobile Feinaufklärer (RPV) wird auf eine Aufklärungshöhe von bspw. 100 m gestartet und fliegt nach einem vorgege­ benen System das zu überwachende Areal ab, wobei sich die durch die Sen­ soren abgedeckten Flächen gegenseitig so überdecken, daß eine lückenlose Erfassung gewährleistet ist. Durch die ortsfesten Anlagen des zu überwa­ chenden Flugplatzes sind sogenannte Fixpunkte gegeben, durch die eine laufende genaue Ortsbestimmung sowohl der Schäden oder eingedrungenen Objekte gewährleistet ist, als auch eine genaue kontinuierliche Posi­ tionsbestimmung des Feinaufklärers ermöglicht wird.

Die durch die Sensorik des Feinaufklärers aufgenommenen Daten werden am Träger vorverarbeitet und als sogenannte "Nettoinformationen" an die Auswertezentrale EESC gesandt. Die Antenne dieser Auswertezentrale ist mit einem Trackingsystem zur Verfolgung des Feinaufklärers und zum Emp­ fang der Signale ausgerüstet. In der Auswertezentrale EESC werden die empfangenen Daten über einen eigenen schnellen Bus in einer Speicherein­ heit abgelegt. Parallel dazu erarbeitet der Auswerteprozessor mittels geeigneter Algorithmen den Mustererkennungsprozeß. Eine Korrelation der verschiedenen Sensordaten zur Ermittlung eines gemeinsamen Objektsigna­ turkomplexes führt zu einer objektspezifischen Merkmalsextraktion. Nach dieser Extraktion wird mit dem vorhandenen gespeicherten Datenbestand ein Objektvergleich durchgeführt. Unbekannte bzw. neue Objekte werden interaktiv durch den Auswerter bestimmt, nämlich durch die Darstellung des kompletten Objektbildes. Die Datenaufnahme, Datenübertragung und de­ ren Verarbeitung erfolgt in Sensorechtzeit.

In Fig. 2 ist eine Konfigurationsübersicht der Hauptsystemkomponenten, deren Verknüpfung und deren Positionierung veranschaulicht. Zur soge­ nannten Groberkundung während des Angriffs dienen im Boden festinstal­ lierte, zu einem oder mehreren Netzen verknüpfte seismische und/oder akustische Sensoren, beispielsweise Geophone und/oder Mikrophone, welche durch die Aufnahme von Luft und/oder Bodenschall, Aufprall- und Boden­ eindringereignisse, Explosionen etc. von Kampfmitteln detektieren, die Signale drahtlos an eine lokale Netzzentrale geben, in der sie zusammen­ gefaßt und grob klassifiziert vorverarbeitet und ebenfalls drahtlos an die bodenmobile Auswertezentrale EESC übertragen werden. Hier werden die von den einzelnen Arrays empfangenen Daten korreliert, gespeichert und feinklassifiziert.

Die so laufend erhaltenen Informationen führen in der Auswertezentrale EESC zu einer Quasi-Echtzeit-Lagedarstellung für das zu überwachende Areal, die noch während, aber spätestens unmittelbar nach Beendigung des Angriffs, zur Missionsbestimmung des luftmobilen Feinaufklärers herange­ zogen werden. Dieser Feinaufklärer als Teil des Feinaufklärungssystems EDRS (Explore Detailed Reconnaissance System) ist beispielsweise mit ei­ nem optronischen Sensor und einem Radarsystem ausgerüstet. Die Flugmis­ sion wird - wie bereits erwähnt - automatisch nach der Vorgabe der Grob­ erkundungsergebnisse und den vorbestimmten Prioritätsdaten festgelegt, kann aber jederzeit korrigiert werden. Außerdem werden die ausgewerteten Daten der Groberkundung auch zur Darstellung in die Anzeige- und Inter­ pretationsstation ERIC übertragen.

Wie bereits erwähnt, werden alle aufgenommenen Daten der Grob- und Fein­ erkundung bereits am Sensor selbst vorverarbeitet. Diese Vorverarbeitung beinhaltet z. B. adaptive Verfahren der Datenmanipulation, Datenreduzie­ rung und einfache Merkmalsextraktionsverfahren, sowie gegebenenfalls ei­ ne Korrelation mit den vorverarbeiteten Daten des mobilen Radars, Refe­ renz- und den Missionsdaten (Zeit, Ort, Lage des Feinaufklärers). Diese so erhaltenen Nettoinformationen werden über eine bodenseitig nachge­ führte Kommunikationsstrecke an die bodenmobile Auswertezentrale EESC im GHz-Band übertragen. Bei diesem drahtlosen Datenübertragungssystem ist es natürlich erforderlich, daß die mobile Auswertezentrale EESC mit ei­ ner automatischen Antennennachführung auf den luftmobilen Sensorträger EDRS für ihren Empfänger ausgerüstet ist, damit die Datenstrecke unun­ terbrochen aufrechterhalten bleibt.

In der Auswertezentrale (EESC) werden die aufgenommenen Daten mit dem Ziel der automatischen Objekterkennung in Quasi-Echtzeit verarbeitet. Nichterkannte Objekte können durch Anzeige der Rohdaten vom aufgenomme­ nen Sensor am Bildschirm durch einen Auswerter weiterbearbeitet und er­ kannt werden.

Die logistische Supportzentrale ELSC (Explore Logistiic Support System) dient zur Aufrechterhaltung des Gesamtsystems. Es unterstützt die Kompo­ nenten hinsichtlich Wartung und Instandsetzung. Die ELSC kann außerhalb einer ortsfesten Einrichtung (oder zu erkundendes Gebiet) disloziert werden. Durch Vergleich mit Objekt- und Referenzdaten und Zuordnung von deren Positionen in einem festen Koordinatensystem (z. B. UTM-Gitter) kann das Objekt bestimmt und lokalisiert werden.

Diese Ausführung des Explore-Systems läßt sich noch durch diverse Ver­ fahren erweitern, wie beispielsweise Datenfusionierung mit externen Da­ ten (z. B. Personenmeldung).

Sämtliche Informationen während und nach dem Feindangriff und dessen Ein- und Auswirkungen werden von der Auswertezentrale EESC einer Anzei­ ge- und Interpretationszentrale ERIC zugeführt und dort zur Anzeige ge­ bracht. Das vorbeschriebene Multisensorsystem kann selbstverständlich für jeden Einsatzfall in Hardware und Software speziell modifiziert wer­ den. Eine solche Modifizierung für das vorbeschriebene Groberkundungs­ netz ist in der Fig. 3 so detailliert und deutlich veranschaulicht, daß sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen dürften. Dies gilt auch für die in Fig. 4a gezeigte Darstellung eines Feinerkundungsnetzes ERSP (Ex­ plore Reconnaissance System for Penetrated Objects) für eingedrungene Objekte und für das in Fig. 4b gezeigte luftmobile Feinerkundungssystem EDRS. Die in Fig. 4a gezeigte Ausführung des Feinerkundungsnetzes ERSP enthält z. B. aktive Seismik. Alternativ könnte auch Georadar verwendet werden.

Claims (7)

1. Multisensorsystem zur Erkennung und Identifizierung von Kampfmit­ teln und Kampfsituationen innerhalb eines speziell zu überwachenden Rau­ mes wie Flugplatz, Munitions- und Waffenlager oder anderen Areals, da­ durch gekennzeichnet, daß dieses System sich aus einem bodenfest in­ stallierten System vernetzter Sensoren (ECRS) aus passiven oder aktiven akustischen und/oder seismischen Sensoren zur Groberkundung der Gegeben­ heiten innerhalb des Areals während des Angriffs, einem luftmobilen Sen­ sorsystem (EDRS) aus optronischen Sensoren und/oder Radar bzw. Laser­ scanner zur Feinerkundung der Gegebenheiten innerhalb des Areals nach dem Angriff und einer bodenseitigen Auswertezentrale (EESC) mit einer bodenmobilen Telekommando- und -kontrollstation (ETCC) zur Auswertung und Lagedarstellung aller Daten zusammensetzt.

2. Multisensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bodenfest verlegten Sensornetze (ECRS) von Geophonen und/oder Mikro­ phonen gebildet werden, deren Signale in der externen Auswertezentrale (EESC) verarbeitet (Signalfilterung, Daten-Korrelation, -Interpretation, . . . ) werden.

3. Multisensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß als luftmobiles Sensorsystem ein bemannter oder unbemannter Flugkörper als Träger der Sensoren dient, in dessen Daten- und Steuer­ computer die aufgenommenen Signale vorverarbeitet (Datenkorrelation, Da­ tenreduktion, . . . ) und mit den eigenen Navigationsdaten und den errech­ neten Lagedaten versehen an die Auswertezentrale (EESC) übertragen wer­ den.

4. Multisensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der bodenseitige Datenempfänger der Auswertezentrale (EESC) mit einer Einrichtung zur automatischen Antennennachführung auf den luftmobilen Sensorträger (EDRS) ausgerüstet ist.

5. Multisensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzlich zur Feinerkundung der Gegebenheiten durch das luftmobile Sensorsystem (EDRS) gleichzeitig eine aktive Erkundung der Szene innerhalb des Areals durch das bodenfeste, aus aktiven Seis­ miksensoren oder Georadareinrichtungen bestehende Sensornetz (ERSP) durchgeführt wird.

6. Multisensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die bodenseitige Auswertezentrale (EESC) mobil ausge­ staltet ist, der sowohl eine externe, stationäre Darstellungs- und In­ terpretationsstation (ERIC), das bodenfeste, aktive seismische Sensor­ netz des Sensorsystems (ECRS) als auch die bodenmobile Telemetrie-Kom­ mando- und -Kontrollstation (ETCC) und eine bodenmobile Start- und Lan­ destation (ESLC) zugeordnet ist.

7. Multisensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Start- und Landestation (ESLC) ein mobiler Shel­ ter zum Transport des Trägers (Flugkörper, Helikopter) des luftmobilen Sensorsystems (EDRS) ist, der am Einsatzort sich automatisch zu einer Start- und Landeplattform ausklappen läßt.