EP3198217A1 - Abwehrvorrichtung zum bekämpfen eines unbemannten luftfahrzeugs, schutzeinrichtung zum bekämpfen eines unbemannten luftfahrzeugs und verfahren zum betrieb einer schutzeinrichtung - Google Patents

Abwehrvorrichtung zum bekämpfen eines unbemannten luftfahrzeugs, schutzeinrichtung zum bekämpfen eines unbemannten luftfahrzeugs und verfahren zum betrieb einer schutzeinrichtung

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Publication number
EP3198217A1
EP3198217A1 EP15760375.4A EP15760375A EP3198217A1 EP 3198217 A1 EP3198217 A1 EP 3198217A1 EP 15760375 A EP15760375 A EP 15760375A EP 3198217 A1 EP3198217 A1 EP 3198217A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
defense
communication
unmanned aerial
signal source
external signal
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15760375.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Stark
Jürgen Urban
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Defence GmbH and Co KG
Original Assignee
Diehl Defence GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Diehl Defence GmbH and Co KG filed Critical Diehl Defence GmbH and Co KG
Publication of EP3198217A1 publication Critical patent/EP3198217A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H13/00—Means of attack or defence not otherwise provided for
    • F41H13/0093—Devices generating an electromagnetic pulse, e.g. for disrupting or destroying electronic devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00—Defence installations; Defence devices
    • F41H11/02—Anti-aircraft or anti-guided missile or anti-torpedo defence installations or systems

Definitions

  • a defense device for controlling an unmanned aerial vehicle a protective device for controlling an unmanned aerial vehicle, and a method for operating a protective device
  • the invention relates to a defense device for fighting an unmanned aerial vehicle.
  • Unmanned aerial vehicles are increasingly being used in both military and civilian areas. Unmanned aerial vehicles serve on the one hand for data acquisition, in particular for the provision of image material, and on the other hand as a carrier for weapon systems. In many areas, the use of unmanned aerial vehicles should be prevented. This may be necessary to achieve reliable physical protection, such as protection of camps, airport grounds, embassies or power plants. Also, collections of military or civilian persons should be protected against attacks by an unmanned aerial vehicle. For example, it may be desirable to protect major events, such as football events, rallies, a state ceremony or electoral events. Often, it may also be desirable to protect areas from drone surveillance.
  • jammers it is possible to use jammers to disrupt radio-based control of unmanned aerial vehicles.
  • corresponding jammers are not effective when the unmanned aerial vehicle is autonomously managed, for example by autonomous guidance using a satellite navigation system and / or image processing systems.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a defensive device for fighting an unmanned aircraft, which in contrast is improved and in particular allows use in the civil field of application.
  • a defense device of the type mentioned comprising the following components:
  • a communication device configured to receive a communication information sent from at least one external signal source
  • an emitting device which is designed to generate and emit a high-energy electromagnetic pulse when the emitter is triggered
  • control device which is designed to trigger a radiation of the high-energy electromagnetic pulse as a function of a communication information received by the communication device.
  • High-energy electromagnetic pulses affect the function of the receiving and / or control electronics of unmanned aerial vehicles. It is possible to prevent an unmanned aerial vehicle from using active systems arranged on the unmanned aerial vehicle after an attack with an electromagnetic pulse and / or from recording or transmitting data. In addition, can be triggered by an electromagnetic pulse under certain circumstances a Zünd Vietnameseelektronik so that transported by the unmanned aerial vehicle explosive weapons or the like can be destroyed at a safe distance from an area to be protected. Fighting an unmanned aerial vehicle by radiating high-energy electromagnetic pulses can thus with high probability thwart a mission of an unmanned aerial vehicle, at the same time preventing or minimizing collateral damage. - -
  • microwave pulses can be used as electromagnetic pulses, which are emitted directionally or non-directionally.
  • the defense device according to the invention should be flexibly usable and a protective device for the protection of extended areas should be quick and easy to build up by the use of the defense device according to the invention. Therefore, the components of the defense device according to the invention are advantageously arranged in and / or on a housing.
  • the housing can be portable.
  • a modular design is used in which individual components, for example antennas arranged on the repelling device and / or sensors which project beyond the housing, can be folded, dismantled or the like.
  • the defense device comprises a communication device that is designed to receive communication information and that the emission of the high-energy electromagnetic pulse takes place as a function of this communication information can.
  • the external signal source can be designed in many ways.
  • the external signal source can be a further defense device, so that a composite of defense devices is formed, which can exchange, for example, sensor information, transmit electromagnetic pulses coordinated into specific surroundings and / or can be jointly controlled by a user.
  • a detection device for detecting unmanned aerial vehicles may alternatively or additionally be provided.
  • Various and / or spaced sensors can be used for environment detection.
  • an external signal source and an operating device can be used to integrate in particular an operator in the operation of the defense device. For example, via the operating device, a triggering of the emission device - -
  • the radiation of the high-energy electromagnetic pulse can be triggered directly via the operating device
  • the communication between the defense device and the external signal source uses, in particular, algorithms for authenticating the defense device or the external signal source and is preferably encrypted
  • a fight against unmanned Aircraft with a range of at least 100 m, in particular of at least several 100 m, are possible
  • several defensive devices can be used, which are connected via the respective communication communicate.
  • the defense device can be designed for battery operation, whereby a network-independent operation of the defense device is possible. Alternatively or additionally, it is possible for the defense device to have a network connection to the energy supply.
  • the communication device may advantageously be a communication device for wireless communication. Communication can take place via standard protocols, such as W-LAN or Bluetooth. Alternatively or additionally, it is possible that the communication device is designed for wired communication, for example via Ethernet.
  • the emitting device may comprise at least one antenna, a pulse-forming network and a high-voltage pulse generator.
  • the pulse-forming network serves as an energy store and can be designed as a ladder-like interconnection of capacitors. When discharging the pulse-forming network, a pulse-shaped output pulse is generated, which can be supplied to the antenna. By a charger, the pulse-forming network is charged before the emission of the electromagnetic pulse, preferably already at the beginning of operation of the defense device.
  • the pulse-forming network When emitting the electromagnetic pulse, the pulse-forming network should be discharged as quickly as possible. At the same time, large currents flow.
  • a pulse-forming network When emitting the electromagnetic pulse, the pulse-forming network should be discharged as quickly as possible. At the same time, large currents flow.
  • antennas can be arranged in particular as an antenna array.
  • the at least one antenna is designed for directional radiation of the electromagnetic pulse in a predetermined with respect to the antenna solid angle range.
  • at least one antenna which emits the electromagnetic pulse in an undirected manner.
  • the antenna is arranged on a relative to a housing of the defense device about at least one pivot axis pivotable straightening unit.
  • a pivot axis allows rotation of the straightening unit and thus the antenna about a vertical axis in the erecting position and a second pivot unit adjusts the elevation of the emission direction.
  • an actuator for swiveling the straightening unit about the respective pivot axis is advantageously assigned to the pivot axis or the pivot axes, wherein the control device is designed to control the actuator.
  • the control device is designed to control the actuator.
  • the emitting device comprises a plurality of the antennas and for at least one of the antennas each an associated signal matching element, wherein the signal matching element is embodied, which
  • the signal matching element may be a switch in the simplest case, but it is also possible to use a circuit which in particular comprises capacitors, coils and / or resistors for phase and amplitude adjustment.
  • the defensive device may include at least one sensor for acquiring sensor data of a potentially surrounding unmanned aircraft environment.
  • the sensor (s) may provide sensor data to the controller that may be used to clarify the airspace, to capture targets, and to track targets.
  • the sensor is an optical and / or an acoustic sensor and / or an electromagnetic sensor (in particular a radar sensor). It can - -
  • sensors for other areas of the electromagnetic spectrum can be used and a defense device can comprise any combination of sensors.
  • the control device can be designed to control the communication device for transmitting sensor data and / or data derived from the sensor data to the external signal source.
  • the external signal source can be, for example, an operating device which comprises a display device in order to display sensor data and / or data derived from the sensor data to a user.
  • the external signaling device may be a further defense device.
  • the sensor data of multiple defenses may be provided to all or some of the defenses to fuse and evaluate the sensor data.
  • the data derived from the sensor data may include a triggering information that triggers the emission of a high-energy electromagnetic pulse when received by a further defense device, alignment information that is determined by the further defense device for determining a radiation direction of the electromagnetic pulse is used, information about detected objects or the like.
  • the control device may preferably be designed to detect the sensor data and to carry out an object recognition for the detection of unmanned aerial vehicles as a function of the sensor data.
  • the control device can be designed to trigger the emission device as a function of recognition of an unmanned aerial vehicle in the context of object recognition.
  • at least one actuator for tilting a straightening unit for aligning an antenna or at least one signal adaptation element can be activated in order to adapt an emission direction of the electromagnetic pulse.
  • the triggering of the emission device can take place directly upon detection of an object.
  • the control device is designed to trigger the emission device after recognition of an unmanned aerial vehicle only if an activation input confirming the activation has been detected at an operating means of the defense device and / or via the communication device a release confirmation as communication information from the external Sig - source was received. It is thus possible that a final decision on a triggering of the emission device remains with an operator.
  • the control device can also be designed to detect a further environment data potentially relating to the unmanned aircraft surrounding area, which were sent by the external signal source as communication information, and to evaluate it as part of the object recognition.
  • detection and location of objects can be improved.
  • Particularly advantageous is the use of sensor data of several spaced signal sources in the use of acoustic sensors. For example, a relative distance between a single defense device or a signal source and an object including a sensor may be determined from a volume of a drive sound of an unmanned aerial vehicle. If distances to several defense devices or other signal sources are determined, a position of an object can be determined from this.
  • the communication device can be designed to automatically provide a communication network for the external signal source or for automatic integration into a communication network provided by the external signal source.
  • the defense device or the external signal source or one of the external signal sources can be determined as "master” which controls the defense device and the external signal source or the external signal sources and / or evaluates detected sensor data and / or the communication between the defense device and the Alternatively, it is also possible to set up networks without a central "master" in which the individual network subscribers communicate on an equal basis.
  • the defense device and / or the external signal source can in particular comprise a position detection system, for example a GPS sensor, and transmit its own position via the communication network.
  • the type of network subscriber and the functions implemented in the network subscriber can also be exchanged via the communications network.
  • the local arrangement and / or the capabilities of the subscribers can thus be provided on the communication network.
  • the invention relates to a protective device for controlling an unmanned aerial vehicle, wherein the protective device comprises at least one defense device according to the invention and at least one external signal source.
  • the external signal source or at least one of the external signal sources is an external sensor device comprising at least one sensor, a communication device and a control device, wherein the control device for detecting sensor data of the sensor and for driving the communication device for transmitting this sensor data or is derived from this sensor data derived data as communication information to the defense device and / or to another external signal source.
  • the sensor device can be arranged on a mobile platform, for example on an airship, a balloon or an unmanned aircraft.
  • the processing and transmission possibilities for the sensor data may correspond to those explained with respect to the sensor data acquired by sensors of the defense device.
  • the external signal source or at least one of the external signal sources may be an operating device which comprises an operating means for detecting operator inputs and an operator-side communication device for transmitting an operating information dependent on detected operator inputs as communication information to the defense device and / or to a further external signal source.
  • the operation of the protective device must therefore not be done on one of the defenses, but can be done comfortably on a separate control device.
  • the operating device may in particular comprise a display device and a control device, wherein the control device is designed to detect environment information concerning the potentially unmanned aerial vehicle surrounding environment and to display the environmental information or information derived from the environmental information on the display device. In particular, images or image sequences, in particular videos, of a detected environment can be displayed. If an object recognition is carried out in the protective device, which can be done both by one of the defense devices, as well as directly by a sensor device and / or by the operating device, the environment information can be displayed in an image representation. mation a recognized object, in particular a recognized unmanned aerial vehicle to be marked.
  • the operating device can be used, in particular, to perform an inquiry as to the recognition of an object as an unmanned aerial vehicle, if the triggering of the emission device should take place.
  • the external signal source may be another defense device according to the invention.
  • defense devices can thus be connected via a communication network and act together.
  • defensive devices can exchange sensor data with one another or data derived from sensor data and / or radiation of electromagnetic pulses can be coordinated.
  • an unmanned aerial vehicle to be controlled is detected by a component of the protection device, one or more defense devices can be selected in the protection device, which can emit electromagnetic pulses into the area in which the unmanned aerial vehicle is located.
  • Information can be transmitted to the control devices of the corresponding defense devices or it can be determined there in which direction an emission should take place and the radiation can be coordinated, in particular at the same time.
  • any combinations of external signal sources are possible.
  • one or more operating devices and / or one or more sensor devices and / or one or more defensive devices can be used as an external signal source.
  • the invention relates to a method for operating a protective device according to the invention, wherein a triggering of the emission device of the defense device takes place only when a communication information concerning the triggering is received by the communication device.
  • the protective device may comprise a plurality of defense devices, which are arranged such that the areas of the environment in which a radiation of the electromagnetic pulse is possible by the respective emitting device, completely or partially surround and / or cover a region to be protected.
  • FIGS. 3 and 4 embodiments of a protective device according to the invention, which are operated according to an embodiment of the method according to the invention, and
  • Embodiments of a protective device according to the invention Embodiments of a protective device according to the invention.
  • Figure 1 shows an embodiment of a defense device for fighting an unmanned aerial vehicle.
  • the defense device 1 comprises a communication device 2, which is designed to receive a communication information sent by at least one external signal source 22.
  • the communication device 2 can also transmit information to the signal source 22.
  • the defense device 1 comprises the emission device 3, which is designed to generate and emit a high-energy electromagnetic pulse when the emission device 3 is triggered.
  • the triggering of the emission device 3 is effected by the control device 4, wherein the control device 4 is designed to trigger the emission in dependence of a communication information received by the communication device 2.
  • the emitting device 3 comprises an antenna 5, a pulse-forming network 8 and a high-voltage pulse generator 9.
  • the pulse-forming network comprises a ladder-like interconnection of capacitors, which in operation of the defense device 1 by a power supply 20, which comprises a charging circuit for the pulse-forming network 8, not shown, getting charged.
  • the control device 4 activates the power supply 20 in order to energize the high-voltage pulse generator 9.
  • a spark switch is connected, via which the pulse-forming network 8 can be discharged.
  • a current pulse is provided which can be emitted via the antenna 5.
  • the antenna 5 is designed for directional radiation of the electromagnetic pulse in a given with respect to the antenna solid angle, ie a directional antenna.
  • the antenna 5 is arranged on a pivotable straightening unit 10, which allows a pivoting of the antenna relative to a housing, not shown, of the defense device 1 about two pivot axes.
  • Each of the pivot axes is associated with an actuator 11, 12 which can be controlled by the control device 4 in order to pivot the antenna.
  • the defense device 1 comprises a sensor system 16 comprising an acoustic sensor 17, an optical sensor 18 and an electromagnetic sensor, e.g. the radar sensor 19 includes.
  • the sensor data detected by the sensors are detected by the control device 4 and there is an object recognition in the sensor data for the detection of unmanned aerial vehicles in the monitored environment.
  • the control device 4 is also designed to take into account as part of the object recognition further environmental information received via the communication device 2. If, for example, a further defense device with associated sensor system or a sensor device were provided in the environment of the defense device 1, then this could provide further surroundings information to the control device 4 via the communication device 2.
  • the control device 4 is designed to trigger the emission device 3 as a function of recognition of the unmanned aerial vehicle in the context of object recognition.
  • the emission device 3 is triggered only if, after recognition of an unmanned aerial vehicle via the communication device 2, a release confirmation has been received as communication information from an external signal source 22.
  • an external signal source 22 an operating device is shown, which allows monitoring and control of the operation of the defense device 1 by a user.
  • the operating device comprises an operating means 23 for detecting operator inputs.
  • control means usual operating means such as mice, keyboards, joysticks, buttons or the like can be used.
  • the operating device comprises a display device 24.
  • the control device 4 activates the communication device 2 in order to transmit image data generated from the sensor data to the operating device, whereafter these are displayed on the display device 24. If an object is detected as an unmanned aerial vehicle to be controlled, then the control device 4 modifies a video image captured by the optical sensor 18 by marking the unmanned aerial vehicle as a detected object.
  • the actuators 11, 12 are actuated prior to triggering the emission of the electromagnetic pulse in order to pivot the antenna 5 arranged on the directional unit 10 in such a way that radiation takes place in the direction of the area in which the unmanned aerial vehicle is located ,
  • the defense device 1 can be used flexibly, since together with other defense devices and other external signal sources, such as the operating device shown or external sensors, it can build up a communications network which enables coordinated detection and control of unmanned aerial vehicles.
  • the communication device 2 is designed to provide a communication network for external signal sources, or, if an already provided by a further external signal source communication network is detected to integrate into this.
  • the control device 4 transmits further information about the defense device 1 to the further participants of the communication network via the communication device 2.
  • a position of the defense device 1 is detected and transmitted to the further defense devices 1 or the signal sources 22.
  • an alignment of the defense device can be determined and transmitted, for example, by magnetic field sensors, not shown.
  • the positions and orientations of the defense devices 1 in particular facilitate the fusion of sensor data or environment data of different sources in the communication network and make it possible.
  • a coordinated fight against unmanned aerial vehicles for example by simultaneous emission of an electromagnetic pulse by a plurality of the defense devices. 1
  • Figure 2 shows another embodiment of a defense device for fighting an unmanned aerial vehicle.
  • the defense device 1 shown in FIG. 2 has a very similar construction to the defense device 1 shown in FIG.
  • the same or equivalent components are therefore denoted by the same reference numerals, and in the following description, only differences to the defense device 1 shown in Figure 1 will be described.
  • the defense device 1 has no own sensor system. For detection, detection and tracking of unmanned aerial vehicles, therefore, only sensor data or data derived from sensor data, which are provided by an external sensor device, the external signal source 26, which is arranged on a mobile platform 25, namely a balloon, airship or the like, is used is. For clarity, only a single external signal source 26 is shown. Obviously, several external sensor devices may be used to detect unmanned aerial vehicles. In the simplest case, data from one or more of the sensors, which are not shown on the sensor device, are transmitted directly to the control device 4 via the communication device 2 by the external sensor device. Alternatively or additionally, the external sensor device could already carry out a data evaluation, for example a fusion of the data of a plurality of sensors or an object recognition, and already evaluated data could be provided to the defense device 1.
  • a data evaluation for example a fusion of the data of a plurality of sensors or an object recognition
  • the defense device 1 shown in FIG. 2 has an operating means 23 and a display device 24 on the defense device 1 itself.
  • a configuration of the defense device 1 and a control of the defense device 1 can be performed on the defense device 1 itself.
  • the operating means 23 and the display device 24 further increase the flexibility of the defense device 1, since it is thus possible to use the defense device 1 without an external operating device.
  • the defense device 1 shown in FIG. 2 also uses another device for determining the emission direction of the electromagnetic pulse.
  • the defense device 1 comprises several, in this example, three antennas 5, 6, 7, to which the electromagnetic pulse generated by the pulse-forming network 8 can be supplied. Between the pulse-forming network 8 and the antennas 5, 6, 7 there is arranged in each case a signal adaptation element 13, 14, 15, which adjusts the amplitude and the phase of the signal transmitted to the antenna in order to influence an emission direction.
  • the adaptation of a radiation direction of an antenna array with a plurality of antennas by adaptation of signals supplied to the respective antennas is basically known and will not be explained in detail.
  • FIG. 1 and FIG. 2 Individual features of the defense devices 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 can obviously be combined. For example, it is possible to provide both a sensor system 16 and operating means 23 and / or a display device 24 in a defense device 1. Alternatively, only an external sensor device and an external operating device can be used to operate the defense device 1 and to capture environment data for the defense device 1. A determination of the radiation direction of the electromagnetic pulse by a straightening unit or by a plurality of antennas with associated signal adaptation elements can be used interchangeably or combined.
  • Figure 3 shows an embodiment of a protective device for controlling an unmanned aerial vehicle.
  • several defenses are used to allow control of unmanned aerial vehicles in an effective range 27 of the protection device, which is far greater than the effective range 28 of a single of the defense devices 1.
  • the radiation of the electromagnetic pulse by the defense devices 1 takes place in each case via an antenna which radiates the electromagnetic pulse substantially non-directionally.
  • a radiation can take place in a funnel-shaped upwardly directed solid angle segment in order to prevent or suppress radiation of the electromagnetic pulse into the mounting plane of the defense device 1.
  • Each of the defense devices 1 has sensors and operating means to monitor and control the operation of the protection device from any of the defenses.
  • each of the defense devices 1 has acoustic, optical and electromagnetic sensors for monitoring a potential airspace comprising the unmanned aerial vehicle.
  • the communication devices of the defense devices are designed to automatically provide a communication network or to integrate into a provided communication network. Upon activation of the defense devices 1, therefore, a communication network is automatically set up, in which the defense devices 1 communicate with each other.
  • one of the defensive devices 1 is selected as a "master.”
  • the control device of the selected defense device 1 coordinates the communication between the defense devices 1 and performs a central evaluation of sensor data for object recognition as well as a central control of the triggering of the emission devices of the defense devices 1.
  • sensors are provided in each of the defense devices 1 and the sensor data of the sensors are transmitted to the defense device 1 selected as "master”. There, the sensor data of all the defense devices 1 are merged and an object detection is performed in the sensor data.
  • the control device determines the defensive device selected as the "master", which is to activate the radiation device of which the defensive devices are activated If the emitting devices of further defense devices 1 are to be activated, the control device activates the communication device for transmitting a corresponding communication information to the corresponding defense devices 1.
  • a Timestamp which describes a triggering time, as well as by a waiting interval before driving the own emitting device, it is possible to coordinate the time of the radiation For this purpose, it is advantageous if a time synchronization is additionally carried out in the communication network of the protective device.
  • the detection, detection and triggering of a pulse by the protective device can be automatic or autonomous.
  • the protective device it is possible that radiation of the electromagnetic pulse takes place only when this radiation is confirmed by a user. Confirmation of the triggering may be possible at control means of each of the defenses, but it is also possible to select one of the defenses on which control inputs are detected.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a protective device for controlling an unmanned aerial vehicle.
  • the protection device comprises a plurality of defense devices 1, whereby a larger effective range 27 is reached, in which an unmanned aircraft can be fought, than when using a single defense device 1.
  • the defense devices 1 used be that radiate the respective electromagnetic pulse in a predetermined with respect to the antenna solid angle range 30, so directed.
  • the antenna is arranged on a straightening unit and thus pivotable about two pivot axes, so that by a pivoting of the antenna radiation in each solid angle in the solid angle range 34 is possible.
  • the solid angle region 34 is limited due to a mechanical design of the defense device 1.
  • the plurality of defense devices are arranged so that a region 29 to be protected is completely surrounded by the effective region 27.
  • the protective device comprises, in addition to the defense devices 1, an external sensor device 33 and an operating device 32.
  • the functions of the external sensor device and the external operating device have already been explained with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the operating device 32 is always used - -
  • the unmanned aerial vehicle 31 which is located in the vicinity of the effective region 27, is detected.
  • communication information is transmitted to the unmanned aerial vehicle 31 next defense devices 1 by the control device 32, which instruct them to align their antennas in the direction of the unmanned aerial vehicle 31 by controlling the corresponding actuators.
  • a video image which includes the unmanned aerial vehicle 31 is shown on a display device (not shown) of the operating device. If the unmanned aerial vehicle 31 penetrates into the effective area 27, a user is signaled that it is possible to combat the unmanned aerial vehicle 31.
  • a communication information is transmitted to the defenses 1 next to the unmanned aerial vehicle 31 in order to trigger a radiation of the electromagnetic pulse.
  • Figures 5 to 9 show possible structures of communication network used in various embodiments of a protection device for controlling an unmanned aerial vehicle.
  • the communication links of the communication networks shown may be wireless, wired or partially wireless or partially wired.
  • FIG. 5 shows a ring-like organized communication network, in which each of the defense devices 1 of the protection device communicates with exactly two further defense devices 1.
  • One of the defense devices 1 is selected as "master" 35.
  • the transmission of communication information from the "master" 35 to any one of the defense devices 1 is possible because each of the defense devices 1 is assigned an address and communication information from the one between the "master" 35 and the addressed defense device 1 are further defensive devices 1 forward the communication information.This is indicated by the dashed arrows.An operator 32 communicates exclusively with the "master" 35th - -
  • Figure 6 shows a network structure in which no "master” is selected, but each of the defense devices 1 communicates equally with each other of the further defense devices 1.
  • Figure 7 shows a network structure in which one of the defense devices 1 is selected as "master” 35, 5, in contrast to the network structure shown in FIG. 5, the "master” 35 is connected directly to each one of the defense devices 1 via a communication channel .
  • Figure 8 shows a structurally identical network to FIG. 7, wherein a control device 32 serves as "master” and directly with each of the defense devices 1 communicates.
  • FIG. 9 shows a further network structure in which the defense devices 1 communicate with each other on an equal basis, one of the defense devices 1 communicating with an operating device 32 which serves as a "master".

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Abstract

Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannte Luftfahrzeugs, umfassend eine Kommunikationseinrichtung (2), die zum Empfangen einer von wenigstens einer externen Signalquelle (22, 26) gesendeten Kommunikationsinformation ausgebildet ist, eine Abstrahleinrichtung (3), die zur Erzeugung und Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses bei einer Auslösung der Abstrahleinrichtung (3) ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung (4), die ausgebildet ist, eine Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses in Abhängigkeit einer durch die Kommunikationseinrichtung (2) empfangenen Kommunikationsinformation auszulösen.

Description

Diehl BGT Defence GmbH & Co. KG. Alte Nußdorfer Straße 13. 88662 Überlingen
Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs, Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs und Verfahren zum Betrieb einer Schutzeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs.
Drohnen bzw. unbemannte Luftfahrzeuge (unmanned aerial vehicle, UAV) werden sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich zunehmend genutzt. Unbemannte Luftfahrzeuge dienen einerseits zur Datenerfassung, insbesondere zur Bereitstellung von Bildmaterial, und andererseits als Träger für Waffensysteme. In vielen Bereichen soll ein Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugen verhindert werden. Dies kann notwendig sein, um einen zuverlässigen Objektschutz, beispielsweise einen Schutz von Feldlagern, Flughafengeländen, Botschaften oder Kraftwerksanlagen, zu erreichen. Auch Ansammlungen von militärischen oder zivilen Personen sollen gegen Angriffe mit einem unbemannten Luftfahrzeug geschützt werden. Beispielsweise kann gewünscht sein, Großveranstaltungen, wie beispielsweise Fußballveranstaltungen, Großkundgebungen, einen Staatsakt oder Wahlveranstaltungen, zu schützen. Häufig kann es auch gewünscht sein, Bereiche vor einer Überwachung durch Drohnen zu schützen.
Im militärischen Bereich ist es bekannt, Drohnen durch letale Wirkmittel zu bekämpfen. So können Drohnen beispielsweise durch ein Sperrfeuer bei moderater Flughöhe, einen Einsatz von„kill vehicles" oder durch Laser bekämpft werden. Problematisch beim Einsatz letaler Wirkmittel ist es, dass das Ziel möglichst genau getroffen werden muss. Zudem besteht stets die Gefahr der Beeinträchtigung von unbeteiligten Personen und von Kollateralschäden. Daher ist eine Nutzung entsprechender Abwehrmittel zum Personen- und/oder Objektschutz im Zivilbereich kaum möglich. - -
Alternativ ist es möglich, Störsender zu nutzen, um eine funkbasierte Steuerung von unbemannten Luftfahrzeugen zu stören. Entsprechende Störsender sind jedoch nicht wirksam, wenn das unbemannte Luftfahrzeug autonom geführt wird, beispielsweise durch eine autonome Führung, die ein Satellitennavigationssystem und/oder Bildverarbeitungssysteme nutzt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Abwehreinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs anzugeben, die demgegenüber verbessert ist und insbesondere eine Nutzung im zivilen Anwendungsbereich ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abwehrvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die die folgenden Komponenten umfasst:
eine Kommunikationseinrichtung, die zum Empfangen einer von wenigstens einer externen Signalquelle gesendeten Kommunikationsinformation ausgebildet ist,
eine Abstrahleinrichtung, die zur Erzeugung und Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses bei einer Auslösung der Abstrahleinrichtung ausgebildet ist, und
eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, eine Abstrahlung des hoch- energetischen elektromagnetischen Pulses in Abhängigkeit einer durch die Kommunikationseinrichtung empfangenen Kommunikationsinformation auszulösen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, unbemannte Luftfahrzeuge durch ein gezieltes Aussenden von elektromagnetischen Pulsen zu bekämpfen. Hochenergetische elektromagnetische Pulse beeinträchtigen die Funktion der Empfangs- und/oder Steuerelektronik von unbemannten Luftfahrzeugen. Es kann verhindert werden, dass ein unbemanntes Luftfahrzeug nach einem Angriff mit einem elektromagnetischen Puls am unbemannten Luftfahrzeug angeordnete Wirksysteme nutzt und/oder Daten erfasst bzw. überträgt. Zudem kann durch einen elektromagnetischen Puls unter Umständen eine Zündkreiselektronik ausgelöst werden, so dass durch das unbemannte Luftfahrzeug transportierte Sprengwaffen oder ähnliches in einem sicheren Abstand von einem zu schützenden Bereich zerstört werden können. Ein Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs durch eine Abstrahlung hochenergetischer elektromagnetischer Pulse kann somit mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Mission eines unbemannten Luftfahrzeugs vereiteln, wobei zugleich Kollateralschäden verhindert bzw. minimiert werden. - -
Als elektromagnetische Pulse können insbesondere Mikrowellenpulse genutzt werden, die gerichtet oder ungerichtet abgestrahlt werden.
Die erfindungsgemäße Abwehrvorrichtung soll flexibel nutzbar sein und eine Schutz- einrichtung zum Schutz von ausgedehnten Bereichen soll durch die Nutzung der erfindungsgemäßen Abwehrvorrichtung schnell und einfach aufbaubar sein. Daher sind die Komponenten der erfindungsgemäßen Abwehrvorrichtung vorteilhaft in und/oder an einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse kann tragbar sein. Vorteilhaft wird ein mo- dularer Aufbau genutzt, bei dem einzelne Komponenten, beispielsweise an der Ab- wehrvorrichtung angeordnete Antennen und/oder Sensoren, die über das Gehäuse hinausragen, klappbar sind, demontiert werden können oder ähnliches.
Die Anforderungen an Schutzeinrichtungen zum Schutz von ausgedehnten Bereichen vor unbemannten Luftfahrzeugen variieren stark. Die Bereiche, die geschützt werden sollen bzw. in denen unbemannte Luftfahrzeuge bei einem Eindringen bekämpft werden sollen, können in Größe und Umfeld variieren. So kann eine Nutzung in dicht bebauten Stadtgebieten ebenso gewünscht sein, wie in einem offenen weitgehend bebauungsfreien Umfeld. Um eine hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Abwehrvorrichtung zu erreichen und sie leicht in komplexere Schutzeinrichtungen integrieren zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abwehrvorrichtung eine Kommunikationseinrichtung umfasst, die zum Empfangen von Kommunikationsinformationen ausgebildet ist und dass die Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses in Abhängigkeit dieser Kommunikationsinformation erfolgen kann. Die externe Signalquelle kann auf vielfältige Weise ausgebildet sein. Insbesondere kann die externe Signalquelle eine weitere Abwehrvorrichtung sein, so dass ein Verbund von Abwehrvorrichtungen gebildet wird, die beispielsweise Sensorinformationen austauschen, elektromagnetische Pulse koordiniert in bestimmte Umfeldbereiche aussenden können und/oder gemeinsam durch einen Nutzer steuerbar sind.
Als externe Signalquelle kann alternativ oder ergänzend auch eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von unbemannten Luftfahrzeugen vorgesehen sein. Es können verschiedene und/oder beabstandete Sensoren zur Umfelderfassung genutzt werden. Als externe Signalquelle kann auch eine Bedienvorrichtung genutzt werden, um insbesondere eine Bedienperson in den Betrieb der Abwehrvorrichtung einzubinden. Beispielsweise kann über die Bedienvorrichtung eine Auslösung der Abstrahleinrichtung - -
bestätigt werden, um ein „human-in-the-loop"-Verfahren zu realisieren, bei dem ein endgültiges Auslösen stets von der Entscheidung eines Menschen abhängig ist. Alternativ oder ergänzend kann die Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses über die Bedienvorrichtung auch direkt ausgelöst werden und/oder die Abwehrvorrichtung kann über sie konfiguriert werden. Die Kommunikation zwischen der Abwehrvorrichtung und der externen Signalquelle nutzt insbesondere Algorithmen zur Authentifizierung der Abwehrvorrichtung bzw. der externen Signalquelle und erfolgt vorzugsweise verschlüsselt. Vorteilhaft - aber nicht nach unten begrenzend - ist eine Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen mit einer Reichweite von wenigstens 100 m, insbesondere von wenigstens mehreren 100 m, möglich. Um den Bereich auszudehnen, in dem eine Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen möglich ist, können mehrere Abwehrvorrichtungen genutzt werden, die über die jeweiligen Kommunikationseinrichtungen kommunizieren.
Vorteilhaft kann die Abwehrvorrichtung zum Batteriebetrieb ausgebildet sein, womit ein netzunabhängiger Betrieb der Abwehrvorrichtung möglich ist. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass die Abwehrvorrichtung einen Netzanschluss zur Energiever- sorgung aufweist. Die Kommunikationseinrichtung kann vorteilhaft eine Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen Kommunikation sein. Die Kommunikation kann über Standardprotokolle, beispielsweise W-LAN oder Bluetooth erfolgen. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass die Kommunikationseinrichtung zur kabelgebundenen Kommunikation, beispielsweise über Ethernet, ausgebildet ist.
Die Abstrahleinrichtung kann wenigstens eine Antenne, ein pulsformendes Netzwerk und einen Hochspannungspulsgenerator umfassen. Das pulsformende Netzwerk dient als Energiespeicher und kann als leiterartige Verschaltung von Kondensatoren ausgebildet sein. Bei einem Entladen des pulsformenden Netzwerkes wird ein pulsförmiger Ausgangspuls erzeugt, der der Antenne zugeführt werden kann. Durch ein Ladegerät wird das pulsformende Netzwerk vor der Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses geladen, vorzugsweise bereits bei Betriebsbeginn der Abwehrvorrichtung.
Beim Aussenden des elektromagnetischen Pulses soll das pulsformende Netzwerk möglichst schnell entladen werden. Dabei fließen große Ströme. Vorteilhaft kann ein
Entladen über einen Funkenschalter (spark gap) erfolgen. Hierzu kann dem Funken- - -
Schalter ein Hochspannungspuls des Hochspannungspulsgenerators zugeführt werden, womit der Funkenschalter für einen begrenzten Zeitraum leitfähig wird.
Werden mehrere Antennen genutzt, können diese insbesondere als Antennenarray angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Antenne zur gerichteten Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses in einen bezüglich der Antenne vorgegebenen Raumwinkelbereich ausgebildet. Alternativ oder ergänzend wäre es auch möglich, wenigstens eine Antenne zu nutzen, die den elektromagnetischen Puls ungerichtet abstrahlt.
Vorteilhaft ist die Antenne an einer bezüglich eines Gehäuses der Abwehrvorrichtung um wenigstens eine Schwenkachse verschwenkbaren Richteinheit angeordnet. Vorzugsweise werden zwei Schwenkachsen vorgesehen, wobei eine Schwenkachse eine Rotation der Richteinheit und damit der Antenne um eine Hochachse in Aufstellposition ermöglicht und eine zweite Schwenkeinheit die Elevation der Abstrahlrichtung anpasst. Vorteilhaft ist der Schwenkachse oder den Schwenkachsen jeweils ein Aktor zur Ver- schwenkung der Richteinheit um die jeweilige Schwenkachse zugeordnet, wobei die Steuereinrichtung zu einer Steuerung des Aktors ausgebildet ist. Somit ist es möglich, den Raumwinkel, in den der elektromagnetische Puls abgestrahlt wird, durch die Steuereinrichtung anzupassen.
Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass die Abstrahleinrichtung mehrere der Antennen sowie für wenigstens eine der Antennen jeweils ein zugeordnetes Signalan- passungselement umfasst, wobei das Signalanpassungselement ausgebildet ist, die
Phasenlage und/oder die Amplitude eines der jeweiligen Antenne zugeführten Signals zur Vorgabe eines Raumwinkels, in den die Abstrahlung erfolgt, zu ändern. Das Signalanpassungselement kann im einfachsten Fall ein Schalter sein, es kann jedoch auch eine Schaltung, die insbesondere Kondensatoren, Spulen und/oder Widerstände zur Phasen- und Amplitudenanpassung umfasst, genutzt werden.
Die Abwehrvorrichtung kann wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Sensordaten eines potenziell das unbemannte Luftfahrzeug umfassenden Umfeldbereichs umfassen. Der bzw. die Sensoren können der Steuereinrichtung Sensordaten bereitstellen, die zur Aufklärung des Luftraums, zur Zielerfassung und zur Zielverfolgung nutzbar sind. Vorzugsweis ist der Sensor ein optischer und/oder ein akustischer Sensor und/oder ein elektromagnetischer Sensor (insbesondere ein Radarsensor). Es können - -
auch Sensoren für andere Bereiche des elektromagnetischen Spektrums genutzt werden und eine Abwehrvorrichtung kann beliebige Kombinationen von Sensoren umfassen.
Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, die Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Sensordaten und/oder von aus den Sensordaten abgeleiteten Daten an die externe Signalquelle anzusteuern. Die externe Signalquelle kann dabei beispielsweise eine Bedienvorrichtung sein, die eine Anzeigeeinrichtung umfasst, um einem Benutzer Sensordaten und/oder aus den Sensordaten abgeleitete Daten anzuzeigen. Vorteilhaft kann die externe Signaleinrichtung eine weitere Abwehrvorrichtung sein. So können die Sensordaten mehrerer Abwehrvorrichtungen allen oder einigen der Abwehrvorrichtungen bereitgestellt werden, um die Sensordaten zu fusionieren und gemeinsam auszuwerten.
Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass die aus den Sensordaten abgeleiteten Daten eine Auslöseinformation umfassen, die bei einem Empfang durch eine weitere Abwehrvorrichtung die Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses auslöst, eine Ausrichtungsinformation, die durch die weitere Abwehrvorrichtung zur Bestimmung einer Abstrahlrichtung des elektromagnetischen Pulses genutzt wird, Informationen über erkannte Objekte oder ähnliches.
Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise ausgebildet sein, die Sensordaten zu erfassen und eine Objekterkennung zur Erkennung von unbemannten Luftfahrzeugen in Abhängigkeit der Sensordaten durchzuführen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, die Abstrahleinrichtung in Abhängigkeit einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs im Rahmen der Objekterkennung auszulösen. Vor einer Auslösung der Abstrahleinrichtung kann insbesondere wenigstens ein Aktor zur Ver- schwenkung einer Richteinheit zum Ausrichten einer Antenne oder wenigstens ein Signalanpassungselement angesteuert werden, um eine Abstrahlrichtung des elektromagnetischen Pulses anzupassen.
Die Auslösung der Abstrahleinrichtung kann direkt bei Erkennung eines Objekts erfolgen. Insbesondere ist es jedoch möglich, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die Abstrahleinrichtung nach Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs nur dann auszulösen, wenn eine die Auslösung bestätigende Bedieneingabe an einem Bedienmittel der Abwehrvorrichtung erfasst wurde und/oder über die Kommunikationseinrichtung eine Auslösebestätigung als Kommunikationsinformation von der externen Sig- nalquelle empfangen wurde. Es wird somit ermöglicht, dass eine letzte Entscheidung über eine Auslösung der Abstrahleinrichtung bei einer Bedienperson verbleibt.
Die Steuereinrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, einen potenziell das unbemannte Luftfahrzeug umfassenden Umfeldbereich betreffende weitere Umfelddaten, die von der externen Signalquelle als Kommunikationsinformation gesendet wurden, zu erfassen und im Rahmen der Objekterkennung auszuwerten. Durch eine Fusion von Sensordaten mehrerer Signalquellen kann eine Erkennung und Ortung von Objekten verbessert werden. Besonders vorteilhaft ist die Nutzung von Sensordaten mehrerer beabstandeter Signalquellen bei der Nutzung akustischer Sensoren. Ein relativer Abstand zwischen einer einzelnen Abwehrvorrichtung oder einer einen Sensor umfassenden Signalquelle und einem Objekt kann beispielsweise aus einer Lautstärke eines Antriebsgeräuschs eines unbemannten Luftfahrzeugs ermittelt werden. Werden Abstände zu mehreren Abwehrvorrichtungen oder anderen Signalquellen ermittelt, kann daraus eine Position eines Objekts bestimmt werden.
Die Kommunikationseinrichtung kann zur automatischen Bereitstellung eines Kommunikationsnetzwerkes für die externe Signalquelle oder zur automatischen Integration in ein durch die externe Signalquelle bereitgestelltes Kommunikationsnetzwerk ausgebildet sein. Insbesondere kann die Abwehrvorrichtung oder die externe Signalquelle bzw. eine der externen Signalquellen als„Master" bestimmt werden, der die Abwehrvorrichtung und die externe Signalquelle bzw. die externen Signalquellen steuert und/oder erfasste Sensordaten auswertet und/oder die Kommunikation zwischen der Abwehrvorrichtung und der externen Signalquelle bzw. den externen Signalquellen steuert. Alternativ können auch Netzwerke ohne einen zentralen„Master" aufgebaut werden, in denen die einzelnen Netzwerkteilnehmer gleichberechtigt kommunizieren.
Vorteilhaft können in dem Kommunikationsnetzwerk weitere Informationen über die Netzteilnehmer ausgetauscht werden. Die Abwehrvorrichtung und/oder die externe Signalquelle kann insbesondere ein Positionserfassungssystem, beispielsweise einen GPS-Sensor, umfassen und die eigene Position über das Kommunikationsnetzwerk übertragen. Auch die Art des Netzteilnehmers und die im Netzteilnehmer implementierten Funktionen können über das Kommunikationsnetzwerk ausgetauscht werden. Für den„Master" und/oder für zumindest Teile der weiteren Netzteilnehmer, also zumindest für eine externe Signalquelle und/oder zumindest eine Abwehrvorrichtung, können somit die örtliche Anordnung und/oder die Fähigkeiten der Teilnehmer am Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt werden. Neben der Abwehrvorrichtung betrifft die Erfindung eine Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs, wobei die Schutzeinrichtung wenigstens eine erfindungsgemäße Abwehrvorrichtung sowie wenigstens eine externe Signalquelle umfasst.
Es ist möglich, dass die externe Signalquelle oder wenigstens eine der externen Signalquellen eine externe Sensorvorrichtung ist, die wenigstens einen Sensor, eine Kommunikationseinrichtung und eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Erfassung von Sensordaten des Sensors und zur Ansteuerung der Kommunikationsvorrichtung zur Übertragung dieser Sensordaten oder von aus diesen Sensordaten ableitenden Daten als Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung und/oder an eine weitere externe Signalquelle ausgebildet ist. Die Sensorvorrichtung kann an einer mobilen Plattform angeordnet sein, beispielsweise an einem Luftschiff, einem Ballon oder einem unbemannten Flugzeug. Die Verarbeitungs- und Übertragungsmöglichkeiten für die Sensordaten können jenen entsprechen, die bezüglich der Sensordaten erläutert wurden, die durch Sensoren der Abwehrvorrichtung erfasst wurden.
Die externe Signalquelle oder wenigstens eine der externen Signalquellen kann eine Bedienvorrichtung sein, die ein Bedienmittel zur Erfassung von Bedieneingaben sowie eine bedienmittelseitige Kommunikationseinrichtung zum Senden einer von erfassten Bedieneingaben abhängigen Bedieninformation als Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung und/oder an eine weitere externe Signalquelle umfasst. Die Bedienung der Schutzeinrichtung muss somit nicht an einer der Abwehrvorrichtungen erfolgen, sondern kann komfortabel an einer separaten Bedienvorrichtung erfolgen.
Die Bedienvorrichtung kann insbesondere eine Anzeigeeinrichtung und eine Steuereinrichtung umfassen, wobei die Steuereinrichtung zur Erfassung von über die Kommunikationseinrichtung empfangenen, einen potenziell das unbemannte Luftfahrzeug umfassenden Umfeldbereich betreffenden Umfeldinformationen und zur Darstellung der Umfeldinformationen oder von aus den Umfeldinformationen abgeleiteten Informationen auf der Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere können Bilder bzw. Bildfolgen, insbesondere Videos, eines erfassten Umfeldbereichs dargestellt werden. Wird in der Schutzeinrichtung eine Objekterkennung durchgeführt, was sowohl durch eine der Abwehrvorrichtungen, als auch direkt durch eine Sensorvorrichtung und/oder durch die Bedienvorrichtung erfolgen kann, so kann in einer Bilddarstellung der Umfeldinfor- mationen ein erkanntes Objekt, insbesondere ein erkanntes unbemanntes Luftfahrzeug, markiert werden. Die Bedienvorrichtung kann insbesondere genutzt werden, um nach der Erkennung eines Objekts als unbemanntes Luftfahrzeug eine Abfrage durchzuführen, ob die Auslösung der Abstrahleinrichtung erfolgen soll.
Die externe Signalquelle kann eine weitere erfindungsgemäße Abwehrvorrichtung sein. Mehrere Abwehrvorrichtungen können somit über ein Kommunikationsnetzwerk verbunden werden und gemeinsam agieren. Insbesondere können Abwehrvorrichtungen untereinander Sensordaten oder aus Sensordaten abgeleitete Daten austauschen und/oder eine Abstrahlung von elektromagnetischen Pulsen kann koordiniert werden. Wird beispielsweise durch eine Komponente der Schutzeinrichtung ein zu bekämpfendes unbemanntes Luftfahrzeug erkannt, so können in der Schutzeinrichtung eine oder mehrere Abwehrvorrichtungen ausgewählt werden, die elektromagnetische Pulse in den Bereich abstrahlen können, in dem sich das unbemannte Luftfahrzeug befindet. An die Steuereinrichtungen der entsprechenden Abwehrvorrichtungen können Informationen übertragen oder dort ermittelt werden, in welche Richtung eine Abstrahlung erfolgen soll und die Abstrahlung kann koordiniert, insbesondere zum gleichen Zeitpunkt, erfolgen.
In der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung sind beliebige Kombinationen externer Signalquellen möglich. So können als externe Signalquelle eine oder mehrere Bedienvorrichtungen und/oder eine oder mehrere Sensorvorrichtungen und/oder eine oder mehrere Abwehrvorrichtungen genutzt werden.
Neben der Abwehrvorrichtung und der Schutzeinrichtung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung, wobei ein Auslösen der Abstrahleinrichtung der Abwehrvorrichtung nur dann erfolgt, wenn durch die Kommunikationseinrichtung eine die Auslösung betreffende Kommunikationsinformation empfangen wird. Die Schutzeinrichtung kann mehrere Abwehrvorrichtungen umfassen, die derart angeordnet werden, dass die Bereiche des Umfelds, in die eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses durch die jeweilige Abstrahleinrichtung möglich ist, einen zu schützenden Bereich vollständig oder teilweise umgeben und/oder abdecken.
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es ist selbstverständlich möglich, Merkmale, die bezüglich eines der Erfindungsgegenstände erläutert wurden, äquivalent auf die weiteren Erfindungsgegenstände zu übertragen. - -
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung zeigen die folgenden Ausführungsbeispiele sowie die dazugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen schematisch:
Figur 1 und 2 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Abwehrvorrichtung,
Figur 3 und 4 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung, die gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden, und
Figur 5 bis 9 die Kommunikation in Kommunikationsnetzwerken verschiedener
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs. Die Abwehrvorrichtung 1 umfasst eine Kommunikationseinrichtung 2, die zum Empfangen einer von wenigstens einer externen Signalquelle 22 gesendeten Kommunikationsinformation ausgebildet ist. Die Kommunikationseinrichtung 2 kann zudem Informationen an die Signalquelle 22 übertragen. Daneben umfasst die Abwehrvorrichtung 1 die Abstrahleinrichtung 3, die zur Erzeugung und Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses bei einer Auslösung der Abstrahleinrichtung 3 ausgebildet ist. Die Auslösung der Abstrahleinrichtung 3 erfolgt durch die Steuereinrichtung 4, wobei die Steuereinrichtung 4 ausgebildet ist, die Abstrahlung in Abhängigkeit einer durch die Kommunikationseinrichtung 2 empfangenen Kommunikationsinformation auszulösen.
Die Abstrahlvorrichtung 3 umfasst eine Antenne 5, ein pulsformendes Netzwerk 8 und einen Hochspannungspulsgenerator 9. Das pulsformende Netzwerk umfasst eine leiterartige Verschaltung von Kondensatoren, die bei Betrieb der Abwehrvorrichtung 1 durch eine Energieversorgung 20, die eine nicht gezeigte Ladeschaltung für das pulsformende Netzwerk 8 umfasst, geladen werden. Um eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses auszulösen, steuert die Steuereinrichtung 4 die Energieversorgung 20 an, um den Hochspannungspulsgenerator 9 zu bestromen. Durch den Hochspannungspulsgenerator 9 wird ein Funkenschalter geschaltet, über den das pulsformende Netzwerk 8 entladbar ist. Dadurch wird ein Strompuls bereitgestellt, der über die Antenne 5 abstrahlbar ist. - -
Die Antenne 5 ist zur gerichteten Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses in einen bezüglich der Antenne vorgegebenen Raumwinkel ausgebildet, also eine Richtantenne. Die Antenne 5 ist auf einer verschwenkbaren Richteinheit 10 angeordnet, die eine Verschwenkung der Antenne bezüglich eines nicht gezeigten Gehäuses der Abwehrvorrichtung 1 um zwei Schwenkachsen ermöglicht. Jeder der Schwenkachsen ist ein Aktor 11 , 12 zugeordnet, der durch die Steuereinrichtung 4 ansteuerbar ist, um die Antenne zu verschwenken.
Um ein zu bekämpfendes unbemanntes Luftfahrzeug zu erfassen, umfasst die Abwehrvorrichtung 1 eine Sensorik 16, die einen akustischen Sensor 17, einen optischen Sensor 18 und einen elektromagnetischen Sensor, z.B. den Radarsensor 19, umfasst. Die durch die Sensoren erfassten Sensordaten, werden durch die Steuereinrichtung 4 erfasst und es erfolgt eine Objekterkennung in den Sensordaten zur Erkennung von unbemannten Luftfahrzeugen im überwachten Umfeld. Die Steuereinrichtung 4 ist zudem ausgebildet, im Rahmen der Objekterkennung weitere Umfeldinformationen zu berücksichtigen, die über die Kommunikationseinrichtung 2 empfangen wurden. Wäre beispielsweise im Umfeld der Abwehrvorrichtung 1 eine weitere Abwehrvorrichtung mit zugeordneter Sensorik oder eine Sensorvorrichtung vorgesehen, so könnte diese weitere Umfeldinformationen über die Kommunikationseinrichtung 2 an die Steuereinrichtung 4 bereitstellen.
Die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, die Abstrahleinrichtung 3 in Abhängigkeit einer Erkennung des unbemannten Luftfahrzeugs im Rahmen der Objekterkennung auszulösen. In der Abwehrvorrichtung 1 erfolgt ein Auslösen der Abstrahleinrichtung 3 jedoch nur dann, nach einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs über die Kommunikationseinrichtung 2 eine Auslösebestätigung als Kommunikationsinformation von einer externen Signalquelle 22 empfangen wurde. Als externe Signalquelle 22 ist eine Bedienvorrichtung dargestellt, die eine Überwachung und Steuerung des Betriebs der Abwehrvorrichtung 1 durch einen Benutzer ermöglicht.
Die Bedienvorrichtung umfasst ein Bedienmittel 23 zur Erfassung von Bedieneingaben. Als Bedienmittel können übliche Bedienmittel wie Mäuse, Tastaturen, Joysticks, Taster oder ähnliches genutzt werden. Daneben umfasst die Bedienvorrichtung eine Anzeigeeinrichtung 24. Die Steuereinrichtung 4 steuert die Kommunikationseinrichtung 2 an, um aus den Sensordaten generierte Bilddaten an die Bedienvorrichtung zu übertragen, wonach diese auf der Anzeigevorrichtung 24 dargestellt werden. Wird ein Objekt als zu bekämpfendes unbemanntes Luftfahrzeug erkannt, so wird durch die Steuereinrichtung 4 ein durch den optischen Sensor 18 erfasstes Videobild modifiziert, indem das unbemannte Luftfahrzeug als erkanntes Objekt markiert wird.
Durch eine Darstellung der Markierung auf der Anzeigeeinrichtung 24 und/oder durch nicht gezeigte an der Bedienvorrichtung vorgesehene Warnmittel kann ein Eindringen eines erkannten unbemannten Luftfahrzeugs in jenen Bereich angezeigt werden, in dem die Abwehrvorrichtung 1 das unbemannte Luftfahrzeug voraussichtlich erfolgreich mit einem elektromagnetischen Puls bekämpfen kann. Wird durch einen Benutzer an der Bedienvorrichtung bestätigt, dass eine Bekämpfung erfolgen soll, so überträgt die Bedienvorrichtung, also die externe Signalquelle 22, eine entsprechende Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung 1 , worauf die Steuereinrichtung 4 die Ab- strahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses durch die Abstrahleinrichtung 3 auslöst. Bei Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs werden vor der Auslösung der Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses die Aktoren 11 , 12 angesteuert, um die auf der Richteinheit 10 angeordnete Antenne 5 derart zu verschwenken, dass eine Abstrahlung in Richtung des Bereichs erfolgt, in dem sich das unbemannte Luftfahrzeug aufhält.
Die Abwehrvorrichtung 1 ist flexibel nutzbar, da sie gemeinsam mit weiteren Abwehrvorrichtungen und anderen externen Signalquellen, wie der gezeigten Bedienvorrichtung oder externen Sensoren ein Kommunikationsnetzwerk aufbauen kann, über das eine koordinierte Erfassung und Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen ermöglicht wird. Hierzu ist die Kommunikationseinrichtung 2 ausgebildet, ein Kommunikationsnetzwerk für externe Signalquellen bereitzustellen, oder, falls ein bereits durch eine weitere externe Signalquelle bereitgestelltes Kommunikationsnetzwerk erkannt wird, sich in dieses zu integrieren. Um am Kommunikationsnetzwerk beteiligten Abwehrvorrichtungen 1 oder anderen externen Signalquellen 22 Informationen über eine Struktur der insgesamt ausgebildeten Schutzeinrichtung bereitzustellen, werden durch die Steuereinrichtung 4 über die Kommunikationseinrichtung 2 weitere Informationen über die Abwehrvorrichtung 1 an die weiteren Teilnehmer des Kommunikationsnetzwerkes übertragen. Insbesondere wird mit einem Positionssensor 21 , beispielsweise einem GPS-Sensor, eine Position der Abwehrvorrichtung 1 erfasst und an die weiteren Abwehrvorrichtungen 1 bzw. die Signalquellen 22 übertragen. Zusätzlich kann, beispielsweise durch nicht gezeigte Magnetfeldsensoren, eine Ausrichtung der Abwehrvorrichtung ermittelt und übertragen werden. Die Positionen und Ausrichtungen der Abwehrvorrichtungen 1 erleichtern insbesondere die Fusion von Sensordaten bzw. Umfelddaten verschiedener Quellen im Kommunikationsnetzwerk und ermöglichen zudem eine koordinierte Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen, beispielsweise durch gleichzeitiges Aussenden eines elektromagnetischen Pulses durch mehrere der Abwehrvorrichtungen 1.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs. Die in Figur 2 dargestellte Abwehrvorrichtung 1 weist einen sehr ähnlichen Aufbau zur in Figur 1 gezeigten Abwehrvorrichtung 1 auf. Gleiche bzw. wirkungsgleiche Komponenten sind daher mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und in der folgenden Beschreibung werden ausschließlich Unterschiede zu der in Figur 1 gezeigten Abwehrvorrichtung 1 beschrieben.
Die Abwehrvorrichtung 1 gemäß Figur 2 weist keine eigene Sensorik auf. Zur Erfassung, Erkennung und Verfolgung von unbemannten Luftfahrzeugen werden daher ausschließlich Sensordaten bzw. aus Sensordaten abgeleitete Daten genutzt, die durch eine externe Sensorvorrichtung, die externe Signalquelle 26, bereitgestellt werden, die auf einer mobilen Plattform 25, nämlich einem Ballon, Luftschiff oder ähnlichem angeordnet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur eine einzelne externe Signalquelle 26 dargestellt. Offensichtlich können mehrere externe Sensorvorrichtungen genutzt werden, um unbemannte Luftfahrzeuge zu erfassen. Im einfachsten Fall werden durch die externe Sensorvorrichtung direkt Daten von einem oder mehreren der an der Sensorvorrichtung vorgesehenen nicht gezeigten Sensoren über die Kommunikationseinrichtung 2 an die Steuereinrichtung 4 übermittelt. Alternativ oder ergänzend könnte durch die externe Sensorvorrichtung bereits eine Datenauswertung, beispielsweise eine Fusion der Daten mehrerer Sensoren oder eine Objekterkennung, erfolgen und bereits ausgewertete Daten könnten an die Abwehrvorrichtung 1 bereitgestellt werden.
Die in Figur 2 gezeigte Abwehrvorrichtung 1 weist an der Abwehrvorrichtung 1 selbst ein Bedienmittel 23 sowie eine Anzeigevorrichtung 24 auf. Somit kann an der Abwehrvorrichtung 1 selbst eine Konfiguration der Abwehrvorrichtung 1 und eine Steuerung der Abwehrvorrichtung 1 erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, die Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses manuell auszulösen und/oder bei einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs die Auslösung der Abstrahleinrichtung zu bestätigen. Das Bedienmittel 23 und die Anzeigevorrichtung 24 steigern die Flexibilität der Abwehrvorrichtung 1 weiter, da somit möglich ist, die Abwehrvorrichtung 1 ohne eine externe Bedienvorrichtung zu nutzen. Selbstverständlich ist es auch möglich die Abwehrvorrichtung 1 dennoch in Schutzeinrichtungen zu nutzen, die eine oder mehrere externe Bedienvorrichtungen umfassen, beispielsweise um komplexe Ver- - -
bünde von Abwehrvorrichtungen 1 zu steuern. Das Vorsehen von Bedienmitteln 23 an der Abwehrvorrichtung 1 ermöglicht es auch weitere Abwehrvorrichtungen 1 , durch eine Übertragung von Steuerinformationen über die Kommunikationseinrichtung 2 zu steuern.
Die in Figur 2 gezeigt Abwehrvorrichtung 1 nutzt zudem eine andere Vorrichtung zur Bestimmung der Abstrahlrichtung des elektromagnetischen Pulses. Die Abwehrvorrichtung 1 umfasst hierzu mehrere, in diesem Beispiel drei Antennen 5, 6, 7, denen der durch das pulsformende Netzwerk 8 erzeugte elektromagnetische Puls zuführbar ist. Zwischen dem pulsformenden Netzwerk 8 und den Antennen 5, 6, 7 ist jeweils ein Signalanpassungselement 13, 14, 15 angeordnet, das die Amplitude und die Phase des an die Antenne übertragenen Signals anpasst, um eine Abstrahlrichtung zu beeinflussen. Die Anpassung einer Abstrahlrichtung eines Antennenarrays mit mehreren Antennen durch Anpassung von den jeweiligen Antennen zugeführten Signalen ist grundsätzlich bekannt und soll nicht detailliert erläutert werden.
Einzelne Merkmale der in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Abwehrvorrichtungen 1 sind offensichtlich kombinierbar. Beispielsweise ist es möglich, in einer Abwehrvorrichtung 1 sowohl eine Sensorik 16 als auch Bedienmittel 23 und/oder eine Anzeigevorrichtung 24 vorzusehen. Alternativ können ausschließlich eine externe Sensorvorrichtung und eine externe Bedienvorrichtung genutzt werden, um die Abwehrvorrichtung 1 zu bedienen und um Umfelddaten für die Abwehrvorrichtung 1 zu erfassen. Eine Bestimmung der Abstrahlrichtung des elektromagnetischen Pulses durch eine Richteinheit oder durch mehrere Antennen mit zugeordneten Signalanpassungselementen sind austauschbar verwendbar oder kombinierbar.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs. Im gezeigten einfachen Ausführüngsbeispiel werden mehrere Abwehrvorrichtungen genutzt, um eine Bekämpfung von unbemannten Luftfahrzeugen in einem Wirkbereich 27 der Schutzeinrichtung zu ermöglichen, der weit größer ist als der Wirkbereich 28 einer einzelnen der Abwehrvorrichtungen 1. Die Ab- strahlung des elektromagnetischen Pulses durch die Abwehrvorrichtungen 1 erfolgt jeweils über eine Antenne, die den elektromagnetischen Puls im Wesentlichen ungerichtet abstrahlt. Eine Abstrahlung kann insbesondere in ein trichterförmig aufwärts gerichtetes Raumwinkelsegment erfolgen, um eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses in die Aufstellebene der Abwehrvorrichtung 1 zu verhindern bzw. zu unterdrücken. Jede der Abwehrvorrichtungen 1 weist eine Sensorik sowie Bedienmittel auf, um den Betrieb der Schutzeinrichtung von jeder beliebigen der Abwehrvorrichtungen aus zu überwachen und zu kontrollieren. Zudem verfügt jede der Abwehrvorrichtungen 1 über akustische, optische und elektromagnetische Sensoren zur Überwachung eines potenziell das unbemannte Luftfahrzeug umfassenden Luftraums. Die Kommunikationseinrichtungen der Abwehrvorrichtungen sind ausgebildet, automatisch ein Kommunikationsnetzwerk bereitzustellen, bzw. sich in ein bereitgestelltes Kommunikationsnetzwerk zu integrieren. Bei einem Aktivieren der Abwehrvorrichtungen 1 wird daher automatisch ein Kommunikationsnetzwerk aufgebaut, in dem die Abwehrvorrichtungen 1 miteinander kommunizieren.
Beim Aufbau des Kommunikationsnetzwerks wird eine der Abwehrvorrichtungen 1 als „Master" ausgewählt. Die Steuereinrichtung der ausgewählten Abwehrvorrichtung 1 koordiniert die Kommunikation zwischen den Abwehrvorrichtungen 1 und führt eine zentrale Auswertung von Sensordaten zur Objekterkennung sowie eine zentrale Steuerung des Auslösens der Abstrahleinrichtungen der Abwehrvorrichtungen 1 durch. Zur Erfassung des Umfeldbereichs sind in jeder der Abwehrvorrichtungen 1 Sensoren vorgesehen und die Sensordaten der Sensoren werden zu der als„Master" ausgewählten Abwehrvorrichtung 1 übertragen. Dort werden die Sensordaten aller der Abwehrvorrichtungen 1 fusioniert und eine Objekterkennung in den Sensordaten durchgeführt.
Wird ein Eindringen eines unbemannten Luftfahrzeugs in den Wirkbereich 27 erkannt, wird durch die Steuereinrichtung der als „Master"-ausgewählten Abwehrvorrichtung bestimmt, die Abstrahleinrichtung welcher der Abwehrvorrichtungen aktiviert werden sollen. Es ist möglich, eine oder mehrere der Abstrahleinrichtungen zu aktivieren. Soll die eigene Abstrahleinrichtung aktiviert werden, so steuert die Steuereinrichtung direkt die Abstrahleinrichtung zur Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses an. Sollen die Abstrahlvorrichtungen weiterer Abwehrvorrichtungen 1 aktiviert werden, so steuert die Steuereinrichtung die Kommunikationseinrichtung zur Übertragung einer entsprechenden Kommunikationsinformation an die entsprechenden Abwehrvorrichtungen 1 an. Durch das Vorsehen eines Zeitstempels, der einen Auslösezeitpunkt beschreibt, sowie durch ein Warteintervall vor dem Ansteuern der eigenen Abstrahleinrichtung ist es möglich, den Zeitpunkt der Abstrahlung zu koordinieren. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn im Kommunikationsnetzwerk der Schutzeinrichtung ergänzend eine Zeitsynchronisation durchgeführt wird. - -
Die Erfassung, Erkennung und Auslösung eines Impulses durch die Schutzeinrichtung kann automatisch bzw. autonom erfolgen.
In einer Weiterbildung der Schutzeinrichtung ist es möglich, dass eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses erst dann erfolgt, wenn diese Abstrahlung durch einen Nutzer bestätigt wird. Eine Bestätigung der Auslösung kann an Bedienmitteln jeder der Abwehrvorrichtungen möglich sein, es ist jedoch auch möglich, eine der Abwehrvorrichtungen auszuwählen, an der Bedieneingaben erfasst werden.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs. Auch in diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Schutzeinrichtung mehrere Abwehrvorrichtungen 1 , womit ein größerer Wirkbereich 27 erreicht wird, in dem ein unbemanntes Luftfahrzeug bekämpfbar ist, als bei Nutzung einer einzelnen Abwehrvorrichtung 1. Wesentlicher Unterschied zu der in Figur 3 dargestellten Schutzvorrichtung ist, dass Abwehrvorrichtungen 1 genutzt werden, die den jeweiligen elektromagnetischen Puls in einen bezüglich der Antenne vorgegebenen Raumwinkelbereich 30, also gerichtet, abstrahlen. Die Antenne ist an einer Richteinheit angeordnet und somit um zwei Schwenkachsen verschwenkbar, so dass durch ein Verschwenken der Antenne eine Abstrahlung in jeden Raumwinkel im Raumwinkelbereich 34 möglich ist. Der Raumwinkelbereich 34 ist aufgrund einer mechanischen Ausbildung der Abwehrvorrichtung 1 beschränkt. Die mehreren Abwehrvorrichtungen werden so angeordnet, dass ein zu schützender Bereich 29 vollständig von dem Wirkbereich 27 umgeben ist.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform wäre es auch möglich, den Winkelbereich 34, in den eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses möglich ist, nicht mechanisch zu begrenzen. Soll dennoch im Schutzbereich 29 der Wirkbereich ausgeblendet werden, also ein Schutzbereich 29 vorgegeben sein, bei dem sichergestellt ist, dass keine Aussendungen eines elektromagnetischen Pulses in diesem Bereich durch die Schutzeinrichtung erfolgt, kann beispielsweise die Verschwenkung der Antennen durch eine entsprechende Programmierung der Abwehrvorrichtungen 1 der Schutzbereich 29 beschränkt werden.
Die Schutzeinrichtung umfasst zusätzlich zu den Abwehrvorrichtungen 1 eine externe Sensorvorrichtung 33 sowie eine Bedienvorrichtung 32. Die Funktionen der externen Sensorvorrichtung und der externen Bedienvorrichtung wurden bereits mit Bezug auf Figur 1 bzw. 2 erläutert. In der Schutzeinrichtung dient die Bedieneinrichtung 32 stets - -
als„Master" und übernimmt die Auswertung der Sensordaten der Sensorvorrichtung 33 sowie der durch die Abwehrvorrichtungen 1 bereitgestellten Sensordaten.
Durch eine durch die Bedienvorrichtung 32 durchgeführte Objekterkennung wird das unbemannte Luftfahrzeug 31 , das sich in der Nähe des Wirkbereichs 27 befindet, er- fasst. Um eine Bekämpfung des unbemannten Luftfahrzeugs 31 vorzubereiten, werden durch die Bedienvorrichtung 32 Kommunikationsinformationen an die dem unbemannten Luftfahrzeug 31 nächsten Abwehrvorrichtungen 1 übertragen, die diese anweisen, durch eine Ansteuerung der entsprechenden Aktoren ihre Antennen in Richtung des unbemannten Luftfahrzeugs 31 auszurichten. Auf einer nicht gezeigten Änzeigeeinrich- tung der Bedienvorrichtung wird zudem ein Videobild gezeigt, das das unbemannte Luftfahrzeug 31 umfasst. Dringt das unbemannte Luftfahrzeug 31 in den Wirkbereich 27 ein, so wird einem Benutzer signalisiert, dass eine Bekämpfung des unbemannten Luftfahrzeugs 31 möglich ist. Bestätigt dieser die Bekämpfung des unbemannten Luftfahrzeugs 31 an der Bedienvorrichtung 32, so wird eine Kommunikationsinformation an die dem unbemannten Luftfahrzeug 31 nächsten Abwehrvorrichtungen 1 übertragen, um eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses auszulösen. Durch eine derartige koordinierte Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses kann die Intensität des elektromagnetischen Pulses erhöht und damit seine Wirksamkeit verbessert werden.
Figuren 5 bis 9 zeigen mögliche Strukturen von in verschiedenen Ausführungsbeispielen einer Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs genutzten Kommunikationsnetzwerkes. Die Kommunikationsverbindungen der gezeigten Kommunikationsnetzwerke können drahtlos, drahtgebunden oder teilweise drahtlos oder teilweise drahtgebunden, realisiert sein.
Figur 5 zeigt ein ringartig organisiertes Kommunikationsnetzwerk, bei dem jede der Abwehrvorrichtungen 1 der Schutzeinrichtung mit genau zwei weiteren Abwehrvorrichtungen 1 kommuniziert. Eine der Abwehrvorrichtungen 1 wird als„Master" 35 ausgewählt. Die Übertragung einer Kommunikationsinformation von dem„Master" 35 zu jeder beliebigen der Abwehrvorrichtungen 1 ist möglich, da jeder der Abwehrvorrichtungen 1 eine Adresse zugeordnet ist und Kommunikationsinformationen von den zwischen dem„Master" 35 und der adressierten Abwehrvorrichtung 1 liegende weitere Abwehrvorrichtungen 1 die Kommunikationsinformation weiterleiten. Dies ist durch die gestrichelten Pfeile angedeutet. Eine Bedieneinrichtung 32 kommuniziert ausschließlich mit dem„Master" 35. - -
Figur 6 zeigt eine Netzwerkstruktur, bei der kein„Master" gewählt wird, sondern jede der Abwehrvorrichtungen 1 gleichberechtigt mit jeder anderen der weiteren Abwehrvorrichtungen 1 kommuniziert. Figur 7 zeigt eine Netzwerkstruktur, bei der eine der Abwehrvorrichtungen 1 als„Master" 35 gewählt wird, wobei im Gegensatz zur in Figur 5 gezeigten Netzwerkstruktur der „Master" 35 direkt mit jeder einzelnen der Abwehrvorrichtungen 1 über einen Kommunikationskanal verbunden ist. Figur 8 zeigt ein zu Figur 7 strukturell identisches Netzwerk, wobei eine Bedieneinrichtung 32 als„Master" dient und direkt mit jeder der Abwehrvorrichtungen 1 kommuniziert.
Figur 9 zeigt eine weitere Netzwerkstruktur, bei der die Abwehrvorrichtungen 1 unterei- nander gleichberechtigt kommunizieren, wobei eine der Abwehrvorrichtungen 1 mit einer Bedieneinrichtung 32 kommuniziert, die als„Master" dient.
Die dargestellten Strukturen des Kommunikationsnetzwerkes sind rein beispielhaft. Offensichtlich sind eine Vielzahl weiterer Netzwerkstrukturen möglich.
- -
Bezugszeichenliste
Abwehrvorrichtung
Kommunikationseinrichtung
Abstrahleinrichtung
Steuereinrichtung
Antenne
Antenne
Antenne
Netzwerk
Hochspannungspulsgenerator
Richteinheit
Aktor
Aktor
Signalanpassungselement
Signalanpassungselement
Signalanpassungselement
Sensorik
Sensor (akustisch)
Sensor (optisch, z.B. sichtbar, Infrarot)
Sensor (elektromagnetisch, z.B. Radar)
Energieversorgung
Positionssensor
Signalquelle
Bedienmittel
Anzeigeeinrichtung
Plattform
Signalquelle
Wirkbereich
Wirkbereich
Schutzbereich
Raumwinkelbereich
Luftfahrzeug
Bedienvorrichtung
Sensorvorrichtung
Raumwinkelbereich
Master

Claims

Patentansprüche
1. Abwehrvorrichtung zum Bekämpfen eines unbemannten Luftfahrzeugs, umfassend
- eine Kommunikationseinrichtung (2), die zum Empfangen einer von wenigstens einer externen Signalquelle (22, 26) gesendeten Kommunikationsinformation ausgebildet ist,
- eine Abstrahleinrichtung (3), die zur Erzeugung und Abstrahlung eines hochenergetischen elektromagnetischen Pulses bei einer Auslösung der Abstrahleinrichtung (3) ausgebildet ist, und
- eine Steuereinrichtung (4), die ausgebildet ist, eine Abstrahlung des hochenergetischen elektromagnetischen Pulses in Abhängigkeit einer durch die Kommunikationseinrichtung (2) empfangenen Kommunikationsinformation auszulösen.
2. Abwehrvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstrahleinrichtung (3) wenigstens eine Antenne (5, 6, 7), ein pulsformendes Netzwerk (8) und einen Hochspannungspulsgenerator (9) umfasst.
3. Abwehrvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antenne (5, 6, 7) zur gerichteten Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses in einen bezüglich der Antenne (5, 6, 7) vorgegebenen Raumwinkelbereich (30) ausgebildet ist.
4. Abwehrvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antenne (5, 6, 7) bezüglich eines Gehäuses der Abwehrvorrichtung (1 ) wenigstens eine Schwenkachse verschwenkbaren Richteinheit (10) angeordnet ist.
5. Abwehrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwenkachse jeweils ein Aktor (1 1 , 12) zur Verschwenkung der Richteinheit (10) um die jeweilige Schwenkachse zugeordnet ist, wobei die Steuereinrichtung (4) zur Ansteuerung des Aktors (11 , 12) ausgebildet ist.
Abwehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstrahleinrichtung (3) mehrere der Antennen (5, 6, 7) sowie für wenigstens eine der Antennen (5, 6, 7) jeweils ein zugeordnetes Signalanpassungselement (13, 14, 15) umfasst, wobei das Signalanpassungselement (13, 14, 15) ausgebildet ist, die Phasenlage und/oder die Amplitude eines der jeweiligen Antenne (5,
6, 7) zugeführten Signals zur Vorgäbe eines Raumwinkels, in den die Abstrahlung erfolgt, zu ändern.
7. Abwehrvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abwehrvorrichtung (1 ) wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Sensordaten eines potentiell das unbemannte Luftfahrzeug (31) umfassenden Umfeldbereichs umfasst.
8. Abwehrvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor ein optischer und/oder ein akustischer Sensor (18, 17) und/oder ein elektromagnetischer Sensor (19) ist.
9. Abwehrvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Kommunikationseinrichtung (2) zur Übertragung von Sensordaten oder aus den Sensordaten abgeleiteten Daten an die externe Signalquelle (22, 26) anzusteuern.
10. Abwehrvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Sensordaten zu erfassen und eine Objekterkennung zur Erkennung von unbemannten Luftfahrzeugen (31) in
Abhängigkeit der Sensordaten durchzuführen.
11. Abwehrvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Abstrahleinrichtung (3) in Abhängigkeit einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs (31) im Rahmen der Objekterkennung auszulösen.
12. Abwehrvorrichtung nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Abstrahleinrichtung (3) nach Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs (31) nur dann auszulösen, wenn eine die Auslösung bestätigende Bedieneingabe an einem Bedienmittel (23) der Abwehrvorrichtung (1) erfasst wurde und/oder über die Kommunikationseinrichtung (2) eine Auslösebestätigung als Kommunikationsinformation von der externen Signalquelle (22, 26) empfangen wurde.
13. Abwehrvorrichtung nach einem der Anspruch 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, einen potentiell das unbemannte Luftfahrzeug (31) umfassenden Umfeldbereich betreffende weitere Umfelddaten, die von der externen Signalquelle (22, 26) als Kommunikationsinformation gesendet wurden, zu erfassen und im Rahmen der Objekterkennung auszuwerten.
14. Abwehrvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kommunikationseinrichtung (2) zur automatischen Bereitstellung eines Kommunikationsnetzwerkes für die externe Signalquelle (22, 26) oder zur automatischen Integration in ein durch die externe Signalquelle (22, 26) bereitgestelltes Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist.
15. Schutzeinrichtung zum Bekämpfen eines unbemannte Luftfahrzeugs,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie wenigstens eine Abwehrvorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie wenigstens eine externe Signalquelle (22, 26) umfasst.
16. Schutzeinrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die externe Signalquelle (22, 26) eine externe Sensorvorrichtung (33) ist, die wenigstens einen Sensor, eine Kommunikationseinrichtung und eine Steuereinrichtung umfasst, die zur Erfassung von Sensordaten des Sensors und zur Ansteuerung der Kommunikationsvorrichtung zur Übertragung dieser Sensordaten oder von aus diesen Sensordaten abgeleiteten Daten als Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung (1 ) und/oder an eine weitere externe Signalquelle (22, 26) ausgebildet ist.
17. Schutzeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die externe Signalquelle (22, 26) eine Bedienvorrichtung (32) ist, die ein Bedienmittel (23) zur Erfassung von Bedieneingaben, sowie eine bedienmittelsei- tige Kommunikationseinrichtung zum Senden einer von erfassten Bedieneingaben abhängigen Bedieninformation als Kommunikationsinformation an die Abwehrvorrichtung (1 ) und/oder an eine weitere externe Signalquelle (22, 26) umfasst.
18. Schutzeinrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bedienvorrichtung (32) eine Anzeigeeinrichtung (24) und eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Erfassung von über die Kommunikationseinrichtung empfangenen, einen potentiell das unbemannte Luftfahrzeug (31) umfassenden Umfeldbereich betreffenden Umfeldinformationen und zur Darstellung der Umfeldinformationen oder von aus den Umfeldinformationen abgeleiteten Informationen auf der Anzeigeeinrichtung (24) ausgebildet ist.
19. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die externe Signalquelle (22, 26) eine weitere Abwehrvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ist.
20. Verfahren zum Betrieb einer Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Auslösen der Abstrahleinrichtung (3) der Abwehrvorrichtung (1) nur dann erfolgt, wenn durch die Kommunikationseinrichtung (2) eine die Auslösung betreffende Kommunikationsinformation empfangen wird. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schutzeinrichtung mehrere Abwehrvorrichtungen (1 ) umfasst, die derart angeordnet werden, dass die Bereiche des Umfelds, in die eine Abstrahlung des elektromagnetischen Pulses durch die jeweilige Abstrahleinrichtung (3) möglich ist, einen zu schützenden Bereich (29) vollständig oder teilweise umgeben und/oder abdecken. 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abwehrvorrichtung (1) und/oder die externe Signalquelle (22, 26) wenigstens einen Sensor (17, 18, 19) umfasst, durch den Sensordaten erfasst werden, wonach durch die Abwehrvorrichtung (1) und/oder die externe Signalquelle (22, 26) eine Objekterkennung in den Sensordaten durchgeführt wird, wonach bei Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs (31 ), insbesondere nach Erfassung einer Bestätigung eines Nutzers, die Abstrahleinrichtung (3) der Abwehrvorrichtung (3) aktiviert wird. 23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abwehrvorrichtung (1 ) und/oder die externen Signalquelle (22, 26) ein Ausgabemittel und ein Bedienmittel (23) umfassen, wobei bei einer Erkennung eines unbemannten Luftfahrzeugs (31 ) eine die Erkennung betreffende Informa- tion an dem Ausgabemittel ausgegeben wird, wonach die Abstrahleinrichtung (3) nach Erfassung einer eine Bestätigung der Auslösung anzeigenden Bedieneingabe am Bedienmittel (23) ausgelöst wird.
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