DE4243199C2 - Freund-Feind-Kennung für Landfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die sichere Identifikation und Unterscheidung der eige­ nen und fremden Fahrzeuge und halbmobiler Stellungen im Gefechtsfeld.

Die zuverlässige Freund-Feind-Kennung unter Gefechtsbedingungen (IFF Identification Friend Foe) ist ein bis heute nicht zufriedenstellend gelöstes Problem. Ein Beispiel aus der jüngsten Zeit stellt der Golfkrieg dar, bei dem zahlreiche Soldaten durch Angriffe aus den eigenen Reihen ("friendly fire") ums Leben kamen.

Im Luftraum ist bekanntlich ein sogenanntes kooperatives IFF-System ein­ geführt, welches auf der Aussendung und Beantwortung von verschlüsselten Radiosignalen beruht. Der abfragende Beobachter verrät sich selbst durch diese Aktion, dennoch wird er im Zweifel das System einsetzen, um eine Gefährdung seiner Landsleute zu vermeiden.

Bei Landfahrzeugen hat sich IFF auf Funkbasis aus verschiedenen Gründen nicht bewährt. Probleme liegen hier vor allem in der ungenügenden Zuverläs­ sigkeit, beispielsweise bei der Identifikation von versteckten und getarnten Objekten oder bei der Zuordnung von mehreren Antwortsignalen aus einer Richtung. Für die Kennung von Fahrzeugen bei Boden-Boden- oder Luft- Boden-Kontakten wird deshalb nach einem alternativen Verfahren gesucht, welches die besonderen Gegebenheiten der Objekte, des natürlichen Hinter­ grundes, der Landschaftsformation und der Waffenreichweiten berücksichtigt und ausreichende räumliche Auflösung und Trennvermögen liefert.

Im Bericht "Army Testing Five Promising Antifratricide Technologies" der US- Zeitschrift "Armed Forces Journal", May 1992, Seite 12 sind mehrere Tech­ nologien zur Identifikation eigener Fahrzeuge im Gefechtsfeld beschrieben. Bei Verfahren mit Hilfe der Lasertechnologie richtet der Angreifer an das potentielle Ziel eine "Anfrage" mit Hilfe eines codierten Laserstrahls, die mittels multispektraler Infrarot-Baken beantwortet wird. Von den eigenen Streitkräften können die aktiv leuchtenden Baken entweder mittels Wärmebildgeräten oder Restlichtverstärkern erkannt werden. Bei einem anderen Verfahren des oben genannten Berichts wird mit Hilfe der GPS-Satellitennavigation eine Radio­ frequenz-Botschaft ausgesandt, die das anzugreifende Gebiet markiert. Eigene Fahrzeuge in diesem Bereich können die Botschaft decodieren und dem Angreifer ihren Standort mitteilen.

Zur Tarnung (DE 32 17 977 A1 und DE-Gm 71 02 973) von Objekten gegen multispektrale Aufklärung ist aus der DE 36 43 692 A1 eine Vorrichtung be­ kannt, die aus einer Vielzahl von Zellen besteht, deren Wärmeemissionsgrad unabhängig voneinander mittels elektronischer Ansteuerung einstellbar ist.

Die in dem oben angegebenen Artikel der US-Zeitschrift "Armed Forces Jour­ nal" offenbarte Aufgabe, Technologien und Einrichtungen zur Vermeidung von "friendly fire" zu schaffen, wird erfindungsgemäß gelöst durch die Ver­ wendung von flächigen Elementen mit im Sekundenbereich veränderbarer Wärmeemission an Landfahrzeugen, bei denen eine Vielzahl flächiger Ele­ mente an mindestens zwei, vorzugsweise allen Seiten angebracht sind und zur Erzeugung charakteristischer Wärmebilder zu Identifikation des einzelnen Fahrzeuges unabhängig voneinander ansteuerbar sind.

Die Aufgabe wird unter Beibehaltung der Tarnung auch durch den Gegen­ stand des Anspruchs 2 gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsformen näher erläutert. Gemeinsames Merkmal ist stets die Ausrüstung des Objekts mit einer Vorrichtung, welche den Aufbau und die Veränderung eines signifikan­ ten Wärmebildes durch Steuerung des Emissionsgrades (ε-Bild) erlaubt.

1. Temporäre und richtungsselektive Signaturen

Beim Einsatz eines IR-aktiven steuerbaren Identifikationssystems ist ein be­ stimmtes Kennzeichen nicht ständig vorhanden, sondern es erscheint nur zu bestimmten Zeiten, in bestimmten Situationen oder in einer bestimmten Rich­ tung. Die Markierung kann von der Besatzung je nach Bedarf- an- und ausge­ schaltet werden oder automatisch gesteuert werden. So ist beispielsweise eine Kopplung an die Himmelsrichtung oder den Frontverlauf in der Art vorzu­ nehmen, daß das Fahrzeug unabhängig von der aktuellen Fahrtrichtung oder Position stets in Richtung Freund eine IFF-Signatur zeigt, in Richtung Feind jedoch keine besondere Markierung ausweist.

Der entscheidende Vorteil des Systems besteht nicht nur darin, daß die IFF- Signatur unter gewissen Bedingungen aufgehoben oder abgeschaltet werden kann. Darüber hinaus bietet die ε-Bildsteuerung die Möglichkeit, an der Stelle des Displays die Konturen des IR-Tarnanstriches der benachbarten Objekt­ flächen zu übernehmen. Das IFF-Display wird also in die Auslegung und Funktion des Tarnsystems mit einbezogen. IFF-Markierung und IR-Konturenz­ erreissung sind zwei Zustände eines kombinierten Systems.

2. Multifunktionale Signaturen

Der in 1. dargestellte Gedanke kann dahingehend weitergeführt werden, daß große Teile oder die gesamte Oberfläche des Objekts als steuerbares Display ausgebildet werden, was ebenfalls nach dem Stand der Technik mög­ lich ist. Es entsteht ein multifunktionales System mit weitreichenden Möglich­ keiten zur Identifikation, Tarnung und Täuschung.

• - Freie Wahl der Form, Ausrichtung und Größe des IFF-Markierung; insbesondere unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Sicht­ verhältnissen, Abstandsfunktionen und Perspektiven.
• - Optimale, variable Anpassung der IR-Signatur des Objektes an Temperaturniveau und Konturen des Hintergrundes.
• - Nachahmung der vom Gegner verwendeten IFF-Signatur.
• - Simulation typischer Signaturmerkmale (hot spots) der gegnerischen Fahrzeugen.

3. Codierte Signaturen

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das zur Kennung verwendete Bildmuster selbst noch nach einem beliebigen Schlüssel variiert. Das vereinbarte Muster kann in beliebigen zeitlichen Abständen verändert werden oder per Funk automatisch von einer Leitzentrale übertragen werden. In Verbindung mit anderen Maßnahmen, wie z. B. der richtungsselektiven Steuerung, ist somit eine höhere Erkennungssicherheit und ein wirksamer Schutz gegen Täusch- und Simulationsmaßnahmen des Gegners erreichbar. Selbst wenn die Markierung vom Gegner erkannt wird, wird er bei ständiger Veränderung des Musters verunsichert und in der Identifikation des Objektes behindert.

4. Kooperative System

Die Darstellung eines IR-aktiven Bildsignals wird automatisch durch eine Ab­ frageaktion erzeugt. Die Abfrage erfolgt über eine codiertes Signal beispiels­ weise per Laserstrahlung, die Antwort durch den Aufbau einer speziellen IR- Signatur innerhalb weniger Sekunden und zwar nur in der Richtung aus der die Anfrage kam.

Trotz der oben erwähnten Nachteile kooperativer IFF-Systeme könnte diese Arbeitsweise in bestimmten Fällen einen sinnvollen Einsatz finden, z. B. als Schutz gegen eigene Lenkwaffen. Für den Fall, daß im Boden-Boden-Gefecht versehentlich ein eigenes Fahrzeug unter Beschuß gerät, kann das System eine zusätzliche Schutzfunktion übernehmen: Das Abfragesignal wird an den Laserentfernungsmesser des Angreifers gekoppelt und löst automatisch am bedrohten Objekt, wenn es zur eigenen Seite gehört, eine deutlich sichtbar IR-Markierung aus.

5. Rechnergestützte Mustererkennung

Die oben als "Codierte Signaturen" bezeichnete Maßnahme kann in abge­ wandelter Form als echtes einseitiges IFF-System genutzt werden. Dazu wird eine ε-Signatur gewählt, welche nicht geometrisch auffällig ist, sondern im Gegenteil eine unregelmäßige Struktur besitzt, so daß eine Konturenzer­ reissung und eine willkommene IR-Tarnwirkung entsteht. Die Markierung ist signifikant, aber im Wärmebild nicht sichtbar. In Verbindung mit einem ange­ schlossenen Rechner wird eine digitale Bildverarbeitung durchgeführt, welche die Markierung erkennt und entsprechend darstellt. Der Beobachter kann durch ein in den Sucher eingespiegeltes Signal on line über das IFF-Ergebnis informiert werden.

Selbst wenn der Gegner über die gleiche Ausrüstung verfügt, kann die Mustererkennung nicht nachvollziehen, da er die Mustervorgabe nicht kennt. Dieses System vermag bis zu bestimmten Entfernungen eine zuverlässige Freund-Feind-Unterscheidung auszuführen und bietet gegenüber dem be­ kannten IFF den Vorteil, daß es nichtkooperativ ist, das heißt es arbeitet sende- und empfangsseitig rein passiv.

Die Wirkung der Erfindung wird anhand zweier Abbildungen gezeigt:

Es zeigt

Fig. 1 eine Gefechtsfeldkennung mit richtungsselektiven IR-Signaturen,

Fig. 2 eine Gefechtsfeldkennung mit getarnten, vom Rechner erkennbaren Signaturen.

Fig. 1 zeigt schematisch zwei Panzer auf einem Gefechtsfeld, wobei sich der linke Panzer im wesentlichen nach Westen bewegt, der rechte im wesentli­ chen nach Osten. Oberhalb und unterhalb der Panzer ist gezeigt, wie das aus den erfindungsgemäßen Bildelementen zusammengesetzte IR-Bild von Nor­ den her gesehen (oben) und von Süden her gesehen (unten) aussieht. Von Norden her gesehen - aus der Richtung des Feindes - sieht man auf beiden Panzern eine IR-Tarnsignatur. Von Süden her - der Richtung der eigenen Truppen - sieht man das Symbol der für diese Zeit vereinbarten IR-Kennung "Freund". Beim Drehen der Panzer haben sich die Bildelemente automatisch so um geschaltet, daß die gewünschten Bilder in die gewünschten Richtungen abgegeben werden.

Fig. 2 zeigt zweimal die gleiche Stelle der normalen Oberfläche O eines Fahr­ zeugs mit erfindungsgemäßer IFF-Kennung. Im oberen Bild ist die auf dem IFF-Display gezeigte IR-Signatur ein "normaler Fleck" der IR-Tarnung. Im unte­ ren Bild ist auf dem IFF-Display ein vom Rechner markiertes Kennzeichen K erzeugt worden, das die vereinbarte IR-Signatur "Freund" darstellt.

Claims (2)

1. Verwendung von flächigen Elementen mit im Sekundenbereich verän­ derbarer Wärmeemission an Landfahrzeugen, bei denen eine Vielzahl flächiger Elemente an mindestens zwei, vorzugsweise allen Seiten an­ gebracht sind und zur Erzeugung charakteristischer Wärmebilder zur Identifikation des einzelnen Fahrzeuges unabhängig voneinander an­ steuerbar sind.

2. Verwendung von flächigen Elementen mit im Sekundenbereich verän­ derbarer Wärmeemission an Landfahrzeugen, bei denen eine Vielzahl flächiger, unabhängig voneinander ansteuerbarer Elemente an allen Seiten des Fahrzeugs angebracht sind und feindseitig ein Wärmetarn­ bild und freundseitig ein charakteristisches Wärmebild zur Identifikation des einzelnen Fahrzeugs erzeugt wird.