DE4342328A1

DE4342328A1 - Sensorik für Munition, insbesondere für eine Flächenverteidigungsmine, Munition mit einer derartigen Sensorik und Verfahren zum Betreiben eines Zielerfassungssensors für Munition

Info

Publication number: DE4342328A1
Application number: DE19934342328
Authority: DE
Inventors: Rainer Schoeffl
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1993-12-11
Filing date: 1993-12-11
Publication date: 1995-06-14
Also published as: FR2713783A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorik für Munition, ein Verfahren zum Betreiben eines Zielerfassungssensors einer Munition sowie eine Munition mit einem Zielerfas sungssensor.

Bei Munition, insbesondere bei sogenannten Flächenver teidigungsminen (Area Defence Weapons), zu denen z. B. Panzerabwehrminen mit einer Submunition zur Zielbe kämpfung von oben gehören, wird das Ziel mit Hilfe eines Zielerfassungssensors erfaßt, der auf Wärmestrah lung oder auf andere vom Zielobjekt ausgehende Strah lung anspricht. Diese Sensoren oder Detektoreinrichtun gen weisen zur eigentlichen Zielerfassung im allgemei nen (passive) Infrarot-Sensoren (IR-Sensoren) auf. Eine solche Munition ist in DE 40 34 618 A1 beschrieben. Oftmals ist zusätzlich noch ein Millimeterwellen-Sensor (mmW-Sensor) vorgesehen. Insbesondere in denjenigen Fällen, in denen das von der Munition abzudeckende und auf Zielobjekte abzusuchende Zielgebiet, der sogenannte Sensorfootprint, klein ist, ist zur Zielerfassung lediglich ein IR-Sensor erforderlich, was sich als kostengünstige Lösung herausgestellt hat.

Die Zielentdeckungswahrscheinlichkeit von Zielerfas sungssensoren hängt unter anderem in ganz erheblichem Maße von der vom Hintergrund, also vom Boden ausgehen den Strahlung ab.

Je nach der Intensität der Bodenstrahlung kann es zu Schwierigkeiten kommen, was die Zielerfassung durch die dafür vorgesehenen Sensoren der Mine angeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensorik für eine Munition mit automatischer Zielerfassung zu schaffen, bei der die Zielerfassungswahrscheinlichkeit durch die Boden- oder Hintergrundstrahlung nicht beein trächtigt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorge schlagen, daß zusätzlich zu dem Zielerfassungssensor zum Erfassen eines sich vor einem Hintergrund befinden den Zielobjekts eine Sensoranordnung zur Ermittlung von für die Hintergrundcharakteristik relevanten Umgebungs daten vorgesehen ist und daß in einer Abgleichvorrich tung ein Abgleichen der Empfindlichkeit des Zielerfas sungssensors durch die aufgrund der ermittelten Um gebungsdaten zu erwartende Hintergrundcharakteristik erfolgt.

Mit der Erfindung wird also vorgeschlagen, den zur Zielerfassung vorgesehenen Sensor bereits vor dem Start der Munition auf den Hintergrund abzugleichen. Zur Be kämpfung eines feindlichen Landfahrzeuges von oben be deutet dies also, daß der Zielerfassungssensor die vom Hintergrund, d. h. vom Boden ausgehende Strahlung (Strahlung des sogenannten Clutter) berücksichtigt. Durch den Abgleich eines auf Strahlung ansprechenden Zielerfassungssensors dem Clutter entsprechend kann die Zielentdeckungswahrscheinlichkeit entscheidend verbes sert werden.

Erfindungsgemäß werden vor der Auslösung der Mine, d. h. vor dem Start der Munition, bereits am Boden diejenigen Umgebungsdaten zu ermitteln, die für die Entstehung des Clutter und dessen Größe maßgeblich sind. Dies wird erfindungsgemäß durch eine entsprechende Sensoranord nung zur Erfassung der für die zu erwartende Boden bzw. Hintergrundstrahlung relevanten Umgebungsdaten erzielt. In einer Abgleichvorrichtung wird dann die Empfindlichkeit des Zielerfassungssensors entsprechend dem Clutter, der aufgrund der ermittelten Umgebungs daten zu erwarten ist, abgeglichen. Der zu erwartende Clutter ist also beim Start der Submunition in bestimm ten Grenzen bekannt, so daß der Zielerfassungssensor ohne Zeitverzögerung sogleich mit der eigentlichen Zielerfassung beginnen kann. Dies ist insbesondere in soweit von Vorteil, als die Zeitspanne zwischen dem Start und dem frühest möglichen Detonationszeitpunkt relativ kurz sein kann und dennoch der Sensor auf den Clutter abgeglichen ist, die Zielerfassungswahrschein lichkeit also ganz entscheidend erhöht ist.

Zur Erfassung der relevanten Umgebungsdaten ist die Sensoranordnung vorzugsweise mit mindestens einem der folgenden Sensoren bzw. Detektoren versehen. So kann beispielsweise ein (erster) Temperatursensor zur Erfas sung der Bodentemperatur, ein (zweiter) Temperatursen sor zur Erfassung der Lufttemperatur, ein Sonnensensor zur Erfassung der Sonneneinstrahlung und ein Regensen sor zur Erfassung von Niederschlag vorgesehen sein.

Zweckmäßig ist es ferner neben den sich verändernden Umgebungsdaten wie Sonneneinstrahlung, Bodentemperatur, Lufttemperatur und Niederschlag auch ortsbezogene un veränderliche Daten wie Bodenart (beispielsweise Wiese, Sand, Schotter) und Bewuchs (z. B. Heide, Sträucher, Wald - Laub-, Nadel- und Mischwald) zu erfassen. Der zu erwartende Clutter hängt nämlich nicht zuletzt auch von diesen ortsbezogenen unveränderlichen Daten ab. Vor zugsweise wird die im Footprint (Erfassungsbereich) des Zielerfassungssensors überwiegend vorherrschende Boden beschaffenheit einschließlich Bewuchs berücksichtigt.

Zusätzlich zu den zuvor genannten, die Zusammensetzung und Intensität der Hintergrundstrahlung bestimmenden Daten werden auch die Tageszeit und Jahreszeit berück sichtigt, um den zu erwartenden Clutter zu bestimmen. Bei der Bestimmung der Hintergrundstrahlung wird vor zugsweise Fuzzy-Logik eingesetzt.

Die zuvor genannten Merkmale der Sensorik sind erfin dungsgemäß bei einer Munition, insbesondere bei einer Flächenverteidigungsmine realisiert, wie sie in den Ansprüchen 8 bis 14 angegeben ist. Ferner läßt sich die Erfindung auch zum Betreiben eines zur Zielerfassung vorgesehenen Zielerfassungssensors bei Munition, insbe sondere bei einer Flächenverteidigungsmine, einsetzen; die Merkmale dieses Betriebsverfahrens sind im einzel nen in den Ansprüchen 15 bis 21 angegeben.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei spiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zei gen:

Fig. 1 in stark schematisierter Weise den Aufbau einer Flächenverteidigungsmine mit der erfindungsge mäß vorgesehenen Sensorik und ohne die zum Aus lösen des Starts der Munition erforderlichen Minensensoren, wie beispielsweise Mikrophone oder Radargerät, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild mit den einzelnen Funk tionsblöcken der erfindungsgemäß vorgesehenen Sensorik.

Die Flächenverteidigungsmine 10 gemäß Fig. 1 weist ein Gehäuse in Form eines nach oben offenen Startrohrs 12 mit geschlossenem Boden 14 auf, das auf beispielsweise Erdboden 16 steht und durch abstehende Füße 18 stabili siert ist. In dem Boden 14 ist eine pyrotechnische Aus stoßladung 20 und die Auswerte- und Steuerelektronik 22 untergebracht. Das Startrohr 12 nimmt die Submunition 24 auf, die aus der Wirkladung 26, einem Fallschirmbe hälter 28 mit Fallschirm und einer zwischen diesen bei den Einheiten angeordneten Sensor- und Elektronikein heit 30. Diese Einheit 30 weist ein Batterie- und Elek tronikmodul 32 und einen radial verschiebbaren Infra rot(-IR-)Sensor 34 auf. Der IR-Sensor 34 ist durch eine Schraubendruckfeder 36 federbelastet und rückt aus der Einheit 30 aus, nachdem die Submunition 24 aus dem Startrohr 12 herausgetreten ist. Der ausgerückte IR- Sensor 34, dessen Ausrückbewegung durch Anschläge 38, 40 am Gehäuse des IR-Sensors 34 und am Fallschirmbehälter 28 begrenzt ist, liegt frei und kann die Umgebung zur Erfassung des Zielobjekts abtasten.

Außen am Startrohr 12 ist eine Sensoranordnung 42 ange bracht, die ein Gehäuseteil 44 mit vier daran ange brachten Umgebungssensoren aufweist. An der Oberseite des Gehäuseteils 44 ist ein Sonnensensor 46 angeordnet, der die Strahlungsintensität der Sonne mißt. An einer Seitenflächen des Gehäuseteils 44 ist ferner ein Luft temperatursensor 48 zur Messung der Lufttemperatur an gebracht. Die vom Erdboden 16 ausgehende Wärmestrahlung wird mittels eines Sensors 50 ermittelt, der an der Unterseite des Gehäuseteils 44 angebracht ist und des sen Hauptempfindlichkeitsrichtung schrägwinklig zum Startrohr 12 verläuft. Schließlich weist das Gehäuse teil 44 einen Niederschlagsensor 52 zum Messen des Niederschlags auf. Dieser Niederschlagsensor 52 ist in einer Auffangvorrichtung 54 angeordnet, die an einer Außenseite des Gehäuseteils 44 angebracht ist und nach oben offen ist.

Die von den Sensoren 46 bis 52 ermittelten Daten werden über einen Kabelstrang 56 einer Auswerteelektronik 58 (s. Fig. 2) zugeleitet, die in einem Gehäusekasten 60 untergebracht ist, der ebenfalls außen am Startrohr 12 angeordnet ist. In dem Gehäusekasten 60 ist auch eine Dateneingabeeinheit 62 mit Tasten 64 untergebracht. Über diese Dateneingabeeinheit 62 lassen sich in die Auswerteelektronik 58 Daten über die Bodenbeschaffen heit, d. h. über die Bodenart (beispielsweise Wiese, Sand, Schotter) und über den Bewuchs (z. B. Heide, Sträucher, Wald) eingeben. Die Auswerteelektronik 58, die im Gehäuseteil 60 untergebracht ist, ist über eine elektrische Verbindungsleitung 66 mit dem Elektronik modul 32 der Sensor- und Elektronikeinheit 30 der Sub munition 24 verbunden. Diese Verbindungsleitung 66 wird mechanisch unterbrochen, wenn die Ausstoßladung 20 ge zündet wird und die Submunition 24 das Startrohr 12 verläßt. Die Trennung der Verbindungsleitung 66 kann durch einen pyrotechnischen Zündsatz oder infolge der beim Abheben der Submunition 24 auftretenden Zugbe lastungen erfolgen.

Die elektrischen Komponenten der für den Abgleich des IR-Sensors 34 mit der zu erwartenden Bodenstrahlung erforderlichen Einheiten sind in Form eines Block schaltbilds nochmals in Fig. 2 dargestellt. Die von den Sensoren 46 bis 52 der Sensoranordnung 42 über den Kabelstrang 46 der Auswerteelektronik 58 zugeführten Signale werden in dieser Auswerteelektronik 58 unter Berücksichtigung der über die Dateneingabeeinheit 62 eingegebenen Daten für die Bodenbeschaffenheit (Boden art und Bewuchs) in Daten umgesetzt, die die zu erwar tende Bodenstrahlung (sogenanntes Clutter) repräsen tieren. Diese Daten werden über die Verbindungsleitung 66 einer Abgleichvorrichtung 68 des Elektronikmoduls 32 der Submunition 24 zugeführt. Die Abgleichvorrichtung 68 ist zwischen den Ausgang des IR-Sensors 34 und einer Auslöseelektronik 70 des Elektronikmoduls 32 für die Auslösung der Wirkladung 26 geschaltet. Der Abgleich des IR-Sensors mit der zu erwartenden Hintergrund- bzw. Bodenstrahlung, die sich aus den Meßdaten der Sensoran ordnung und den eingegebenen Daten für die Bodenart und den Bewuchs ergibt, erfolgt also in dem Elektronikmodul 32 der Sensor- und Elektronikeinheit 30 der Submunition 24, und zwar während der Zeit, für die sich die Sub munition am Boden befindet. Sobald die Submunition 24 abgeschossen und sich der im Behälter 28 untergebrachte Fallschirm entfaltet hat, kann die Zielsuche mit dann bereits abgeglichenem IR-Sensor 34 ohne Zeitverzögerung beginnen. Wegen des Abgleichs des IR-Sensors 34 auf den zu erwartenden Clutter, bei dessen Berechnung unter anderem auch die Tages- und Jahreszeit eingehen kann, die der Auswerteelektronik 58 durch entsprechende Timer oder Counter mitgeteilt wird, erhöht sich die Zielent deckungswahrscheinlichkeit des IR-Sensors 34.

Claims

1. Sensorik für Munition, insbesondere für eine Flächenverteidigungsmine, mit

- einem Zielerfassungssensor (34) zum Erfassen eines sich vor einem Hintergrund befindenden Zielobjekts,

gekennzeichnet durch

- eine Sensoranordnung (42) zur Ermittlung von für die Hintergrundcharakteristik relevanten Umgebungsdaten und
- einer Abgleichvorrichtung (68) zum Abgleichen der Empfindlichkeit des Zielerfassungssensors (34) durch die aufgrund der ermittelten Um gebungsdaten zu erwartende Hintergrundcharak teristik.

2. Sensorik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielerfassungssensor (34) auf Wärmestrah lung anspricht und daß die Hintergrundcharakte ristik durch die zu erwartende Hintergrund-Wärme strahlung bestimmt ist.

3. Sensorik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sensoranordnung (42) mindestens einen der nachfolgenden Sensoren aufweist:

- einen ersten Temperatursensor (50) zur Erfas sung der Bodentemperatur,
- einen zweiten Temperatursensor (48) zur Erfas sung der Lufttemperatur,
- einen Sonnensensor (46) zur Erfassung der Son neneinstrahlung und
- einen Regensensor (52) zur Erfassung von Niederschlag.

4. Sensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinheit (58) vor gesehen ist, die die von der Sensoranordnung (42) gelieferten Umgebungsdaten unter Berücksichtigung von die Bodenbeschaffenheit repräsentierenden Daten auswertet und als Abgleichdaten der Ab gleichvorrichtung (68) zuführt.

5. Sensorik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten über die Bodenbeschaffenheit in die Auswerteeinheit (58) über eine Dateneingabeeinheit (62) eingebbar sind.

6. Sensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (58) die Umgebungsdaten auch unter Berücksichtigung der Tages- und/oder Jahreszeit auswertet.

7. Sensorik nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (58) eine Fuzzy-Logik aufweist.

8. Munition, insbesondere Flächenverteidigungsmine, mit

- einer Wirkladung (26) und
- einem Zielerfassungssensor (34) zum Erfassen eines sich vor einem Hintergrund befindenden Zielobjekts,
gekennzeichnet durch
- eine Sensoranordnung (42) zur Ermittlung von für die Hintergrundcharakteristik relevanten Umgebungsdaten und
- eine Abgleichvorrichtung (68) zum Abgleichen der Empfindlichkeit des Zielerfassungssensors (34) durch die aufgrund der ermittelten Um gebungsdaten zu erwartenden Hintergrundcharak teristik.

9. Munition nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielerfassungssensor (34) auf Wärmestrah lung anspricht und daß die Hintergrundcharakte ristik durch die zu erwartende Hintergrund-Wärme strahlung bestimmt ist.

10. Munition nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sensoranordnung (42) mindestens einen der nachfolgenden Sensoren aufweist:

11. Munition nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinheit (58) vorgesehen ist, die die von der Sensoranord nung (42) gelieferten Umgebungsdaten unter Berück sichtigung von die Bodenbeschaffenheit repräsen tierenden Daten auswertet und als Abgleichdaten der Abgleichvorrichtung (68) zuführt.

12. Munition nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten über die Bodenbeschaffenheit in die Auswerteeinheit (58) über eine Dateneingabeeinheit (62) eingebbar sind.

13. Munition nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (58) die Umgebungsdaten auch unter Berücksichtigung der Tages- und/oder Jahreszeit auswertet.

14. Munition nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (58) eine Fuzzy-Logik aufweist.

15. Verfahren zum Betreiben eines Zielerfassungssen sors zum Erfassen eines sich vor einem Hintergrund befindenden Zielobjekts für Munition, insbesondere für eine Flächenverteidigungsmine, bei dem

- für die zu erwartende Hintergrundcharakteristik relevante Umgebungsdaten erfaßt werden und
- der Zielerfassungssensor vor der eigentlichen Zielobjekterfassung auf die aufgrund der Um gebungsdaten zu erwartenden Hintergrundcharak teristik abgeglichen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß die Bodentemperatur und/oder die Sonnen einstrahlung und/oder die Lufttemperatur und/oder der Niederschlag gemessen wird bzw. werden, um die zu erwartende Hintergrundcharakteristik zu ermit teln.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die zu erwartende Hintergrund charakteristik auch unter Berücksichtigung der vorherrschenden Bodenbeschaffenheiten ermittelt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß die zu erwartende Hintergrundcharakteristik unter Berücksichtigung der Tageszeit und/oder der Jahreszeit ermittelt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch ge kennzeichnet, daß Angaben über die Bodenbeschaf fenheit bei der Vorbereitung der Munition einge geben werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß die Berücksichtigung der Bodenbeschaffenheit und/oder der Tageszeit und/ oder der Jahreszeit durch Fuzzy-Logik erfolgt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, da durch gekennzeichnet, daß der Zielerfassungssensor (34) auf Wärmestrahlung anspricht und daß die vom Hintergrund ausgehende Wärmestrahlung erfaßt wird oder die aufgrund der ermittelten Umgebungsdaten zu erwartende Hintergrund-Wärmestrahlung ermittelt wird.