Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Flugkörpern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion von Flugkörpern in einem vorgebbaren Raumbereich mit einem auf den Flugkörper ansprechenden Detektor zur Erfassung des Flugkörpers.
Eine Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt. Die bekannte Vorrichtung sowie das bekannte Verfahren finden ihre Anwendung einerseits im zivilen und andererseits im militärischen Bereich. Als Flugkörper sind alle Arten von sich oberhalb des Erdbodens bewegenden Objekten gemeint wie bspw. Flugzeuge, Raketen oder ballistische Körper. Die bekannte Vorrichtung weist einen auf den Flugkörper ansprechenden Detektor zur Erfassung des Flugkörpers auf, wobei es sich bei dem Detektor meist um ein Radargerät handelt, bei dem Funksignale ausgesandt werden und die von einem Flugkörper reflektierten Funksignale detektiert werden. Dabei sind die Position und die Bewegung von Flugkörpern erfassbar. Ein mit dem Radargerät gekoppelter Zentralcomputer errechnet aus diesen Daten Bewegungs-Zeitverläufe.
Radargeräte werden bspw. im militärischen Bereich als Flugaufklärungs- oder Flugabwehreinheit verwendet, wobei hier das Radargerät Zielerfassungs- und Zielverfol- gungsradareinheit genannt wird und der Zentralcomputer gleichzeitig Feuerleitrechner ist und bspw. zusätzlich eine Raketenbatterie oder Flakbatterie zur Abwehr des Flugkörpers steuern kann.
Die bekannten Vorrichtungen weisen den Vorteil auf, dass meist eine sehr sichere Detektion von Flugkörpern möglich ist, da die verwendete Radarstrahlung weit reicht und von atmosphärischen Einflüssen wie bspw. Nebel, Regen oder Schnee weitgehend unbeeinflusst ist. Demgegenüber steht ein erheblicher Nachteil der bekannten Vorrichtungen, da die bekannten Vorrichtungen aufgrund des Aussendens einer Detektionsstrahlung in Form der Radarstrahlung einen aktiven Charakter aufweisen. Dieser aktive Charakter hat zur Folge, dass der zu beobachtende Flugkörper mit der Radarstrahlung quasi beleuchtet wird, wobei sich die Vorrichtung gegenüber dem zu detektierenden Flugkörper quasi selbst verrät. Mit anderen Worten ist es dem Flug-
körper aufgrund der ihn treffenden Radarstrahlung häufig möglich, die Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern wahrzunehmen und räumlich zu detektieren. Insoweit ist bei einem militärischen Einsatz die Bekämpfung der Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern möglich, die dann selbst das Ziel eines Angriffs bietet. Gelingt es dem Flugkörper nunmehr, die Radarstrahlung sendende Vorrichtung zu zerstören, ist meist keine weitere Detektion von Flugkörpern mehr möglich. Des Weiteren sind die bekannten Vorrichtungen zur Detektion von Flugkörpern aufgrund der Notwendigkeit einer Einrichtung zum Aussenden von Radarstrahlung äußerst teuer.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion von Flugkörpern anzugeben, wonach eine sichere und weitestgehend unmerkliche Detektion von Flugkörpern ermöglicht ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe hinsichtlich der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern durch eine Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist die bekannte Vorrichtung derart ausgestaltet, dass mindestens drei im Sinne eines Netzwerks gekoppelte Detektoren in dem Raumbereich verteilt angeordnet sind und dass die Detektoren passiv arbeiten.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass - im Gegensatz zu bisherigen Vorrichtungen zur Detektion von Flugkörpern, die auf dem Prinzip des Aussendens einer Detektionsstrahlung beruhen - die obige Aufgabe auf überraschend einfache Weise mit passiv arbeitenden Detektoren gelöst ist. Derartige Detektoren senden keinerlei Detektionsstrahlung aus, die durch zu detektierende Flugkörper genutzt werden kann, um wiederum die Vorrichtung selbst zu detektieren. Darüberhinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens drei im Sinne eines Netzwerks gekoppelte Detektoren auf, die in dem Raumbereich verteilt angeordnet sind. Aufgrund der Kopplung der Detektoren ist eine sehr sichere Detektion von Flugkörpern möglich, da jeder einzelne Detektor nicht nur die durch ihn selbst aufgenommenen Daten zur Verfügung hat, sondern auch die Daten anderer Detektoren. Insoweit ist eine sehr sichere Positionsbestimmung des detektierten Flugkörpers ermöglicht. Selbst wenn irgendeiner der Detektoren - wie auch immer - bemerkt und zerstört werden sollte, so sind noch weitere Detektoren vorhanden, die die
Funktionsfähigkeit der Vorrichtung weitestgehend aufrechterhalten können. Des Weiteren ist der wirtschaftliche Schaden bei Verlust eines Detektors geringer als bei einer bekannten Vorrichtung, da die erfindungsgemäßen Detektoren keine teuren Einrichtungen zur Aussendung von Detektionsstrahlung aufweisen.
Folglich ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern eine sichere und weitestgehend unmerkliche Detektion ermöglicht.
Im Konkreten könnten die Detektoren optisch, vorzugsweise im Infrarotbereich, arbeitende Detektoren sein. Dabei könnte der Detektor einen lichtempfindlichen fotoelektrischen, fotomagnetoelektrischen, pyroelektrischen oder anderen lichtempfindlichen Sensor aufweisen. Besonders geeignet sind Sensoren, die Infrarotfenster der Atmosphäre ausnutzen, da sie in diesem Infrarotlichtwellenlängenbereich unabhängiger von Nebel-, Regen- oder Schneeeinfluss sind als in anderen Wellenlängenbereichen. Dabei ist insbesondere das Infrarotfenster bei 10μm Wellenlänge günstig, da durch dieses Fenster die natürliche Körperstrahlung bzw. Wärmestrahlung von Flugobjekten detektiert werden kann. Diese Wärmestrahlung bei 10μm wird wegen der großen Wellenlänge wenig gestreut und wenig absorbiert.
Alternativ oder zusätzlich zu optisch arbeitenden Detektoren könnte die Vorrichtung auch akustisch oder elektromagnetisch arbeitende Detektoren aufweisen. Hierbei kann auf den jeweiligen Einsatzfall abgestellt werden.
Neben der bloßen Detektion von Flugkörpern könnten die Detektoren auch zur Vermessung des Flugkörpers ausgebildet sein. Hierbei lassen sich dann Rückschlüsse auf die Art des Flugkörpers ziehen.
Des Weiteren könnten die Detektoren zur Verfolgung des Flugkörpers ausgebildet sein. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere im militärischen Bereich günstig, wenn nach der Detektion eine Bekämpfung des Flugkörpers erfolgen soll. Im Konkreten könnten die Detektoren zur Berechnung der Flugbahn des Flugkörpers ausgebildet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung könnten die durch die Detektoren aufgenommenen Daten vollkommen dezentral verarbeitet werden. Dabei sind keine aufwendigen singulären Zentralrechner erforderlich, bei deren Beschädigung oder Verlust die ganze Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern funktionsunfähig wird. Vielmehr ist die sichere Detektion von Flugkörpern im Rahmen jedes einzelnen Detektors möglich, der zwar Daten anderer gekoppelter Detektoren mit verarbeitet, jedoch nicht auf die Daten sämtlicher anderer Detektoren angewiesen ist. Insoweit bleibt bei einem Verlust eines einzelnen Detektors die gesamte Vorrichtung dennoch funktionsfähig.
Zur sicheren Datenverarbeitung in jedem einzelnen Detektor ist jedem Detektor ein Prozessor zur Datenverarbeitung zugeordnet.
Weiterhin im Hinblick auf eine besonders sichere Detektion von Flugkörpern könnte jedem Detektor eine Positions- und/oder Lagebestimmungseinheit zugeordnet sein. Dabei ist es dem Detektor möglich, seine eigene geografische Position, bspw. über GPS-Signale, zu bestimmen und dadurch eine quasi absolute Positionsbestimmung des detektierten Flugkörpers vorzunehmen. Eine Lagebestimmungseinheit trägt demjenigen Fall Rechnung, dass der Detektor nicht in geeigneter Weise zu bspw. der Erdoberfläche ausgerichtet ist. Falls eine ungewollte Verkippung des Detektors zu bspw. der Erdoberfläche vorliegt, kann die Lagebestimmungseinheit eine derartige Fehlstellung erkennen und vorzugsweise auch kompensieren. Hierdurch könnte bspw. auch eine ungewollte Verdrehung des Detektors zu bspw. der Nordrichtung kompensiert werden. Zur Bestimmung der Position können neben den bereits erwähnten GPS-Signalen auch andere Funksignale verwendet werden. Hierbei könnte bspw. ein System zum Einsatz kommen, das in der internationalen Patentanmeldung PCT/DE 97/01317 beschrieben ist. Im Rahmen der Lagebestimmungseinheit könnte eine Pendeleinheit oder eine Wasserwaage eingesetzt werden.
Im Hinblick auf eine sichere Übertragung von Daten unter den Detektoren könnte jedem Detektor eine Telekommunikationseinheit zugeordnet sein. Damit könnten sämtliche Detektoren mit ihren Telekommunikationseinheiten ein Telekommunikationsnetzwerk bilden, bei dem im Prinzip jeder Detektor mit jedem anderen Detektor vernetzt werden kann und Information einzelner Detektoren über das Telekommuni-
kationsnetz verbreitet werden kann und speziell und gezielt an bestimmte Detektoren oder an bestimmte Schnittstellen zu anderen Systemeinheiten hin „geroutet" werden kann. Ein derartiges anwendbares Telekommunikationssystem könnte das sogenannte selbststeuernde dezentrale Moteran-System sein und der automatische „ Routing-Prozess" kann bspw. gemäß der obengenannten internationalen Patentanmeldung erfolgen. Als Schnittstellen könnten bspw. Verbindungseinrichtungen zu Flugabwehrsystemen dienen.
Die Datenübertragung könnte über Funksignale und/oder optische und/oder akustische Signale erfolgen. Hierzu könnten die Detektoren ggf. über Elektrokabel und/oder Glasfaserkabel gekoppelt sein. Auch die Datenübertragung zu beliebigen Schnittstellen könnte über Elektrokabel und/oder Glasfaserkabel über Funksignale und/oder optische und/oder akustische Signale erfolgen.
Im Hinblick auf eine sichere autarke Betriebsweise jedes einzelnen Detektors könnte jedem Detektor eine Energieversorgungseinheit zugeordnet sein. Als Energieversorgungseinheit könnten alle anwendbaren Energiequellen eingesetzt werden, bspw. primäre oder sekundäre elektrochemische Zellen, Radionuklidzellen oder Brennstoffzellen. Des Weiteren könnten die Sensoren alternativ oder zusätzlich über Solarzellen versorgt werden, die im Tag-Nacht-Speichen/erfahren betrieben werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung könnten die Detektoren jeweils in einem kugelförmigen Gehäuse angeordnet sein. Damit ist eine besonders robuste Ausgestaltung realisiert, die bspw. ein ungewolltes Verhaken mit Gestrüpp oder anderen Pflanzen im Feldeinsatz weitestgehend vermeidet.
Im Konkreten könnten die Detektoren der Erdoberfläche zugeordnet sein, wobei hier die Erdoberfläche als Bezugssystem verwendbar ist.
In einer besonders einfachen Weise könnten die Detektoren stochastisch auf der Erdoberfläche verteilbar sein, wobei das Verteilen vorzugsweise durch Abwurf oder Ausbringen aus einem Flugzeug erfolgen könnte. Die Höhe des Abwurfs bzw. des Ausbringens könnte je nach Anwendungsfall vorgebbar sein. Durch die Abwurfhöhe
ist auch die Streuung der Detektoren und damit die Größe der Fläche beinflussbar, auf der die Detektoren verteilt sind.
Im Hinblick auf einen Schutz vor Beschädigungen der Detektoren bei bspw. einem Abwurf aus einem Flugzeug könnten die Detektoren jeweils eine Einrichtung zum Abbremsen eines freien Falls aufweisen. Eine derartige Einrichtung könnte einen den Detektor bspw. vollständig umgebenden Bremsfächer aufweisen, der den freien Fall bremst, den Aufschlag am Boden abfedert und in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung gleichzeitig am Boden lagestabilisierend wirken könnte. Des Weiteren könnte die Einrichtung vor dem Einsinken in weichen Untergrund wie bspw. Matsch, Gras, Gestrüpp, Schnee oder dgl. schützen.
Im Konkreten könnte den Detektoren jeweils eine rotierende Blende um einen Sensor zugeordnet sein. Damit könnte je nach Stellung der Blende ein vorgebbarer Raumwinkelbereich nach Flugkörpern untersucht werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu könnte den Detektoren jeweils eine ringförmige lineare Sensoranordnung oder eine planare oder kugelförmige Sensoranordnung zugeordnet sein. Eine lineare Sensoranordnung könnte bspw. durch ein reifförmiges Sensor-Array gebildet sein.
Im Hinblick auf einen besonders wirkungsvollen Betrieb könnte der Sensor oder könnten die Sensoren oder könnte eine Strahlungsabschirmung des Sensors oder der Sensoren thermoelektrisch gekühlt, peltiergekühlt oder mittels Flüssigstickstoffkühlung badgekühlt oder über den Joule-Thomson-Effekt gasexpansionsgekühlt sein. Bei der Realisierung einer derartigen Maßnahme ist auf den jeweiligen Anwendungsfall abzustellen.
Im Hinblick auf ein Verfahren zur Detektion von Flugkörpern ist die obige Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 gelöst. Danach ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei im Sinne eines Netzwerks gekoppelte Detektoren in dem Raumbereich verteilt angeordnet sind und dass die Detektoren passiv arbeiten.
Im Konkreten könnten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Detektoren aufgenommene Daten dezentral verarbeitet werden. Hierzu könnte jedem Detektor ein Prozessor zur Datenverarbeitung zugeordnet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens könnte der Prozessor jedes Detektors aus den akkumulierten Daten der Detektoren die von der Zeit abhängigen Bewegungsbahnen des detektierten Flugkörpers oder der detektierten Flugkörper bestimmen und vorzugsweise stetig extrapolieren.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im Folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern näher beschrieben. Dabei handelt es sich um ein passives System, das aus einer größeren Anzahl von verteilten Komponenten - den Detektoren - und nicht aus wenigen empfindlichen Zentralkomponenten aufgebaut ist. Mit der Vorrichtung wird die Flugbewegung eines Flugkörpers in vorteilhafter Weise durch mehr als zwei optische oder akustische oder elektromagnetische Detektoren erkannt und bestimmt. Die Berechnung der Flugbahn erfolgt durch das verteilte Berechnen aus den Daten der Einzeldetektoren in jeweiligen Prozessoreinheiten, die jedem Detektor zugeordnet sind.
Das Ausführungsbeispiel stellt ein passives System dar, das eine dezentrale und automatische Detektion von Flugkörpern ermöglicht. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels besteht die Vorrichtung aus 1.000 oder mehr Detektoren, die über eine bestimmte Feldfläche räumlich geordnet oder stochastisch verteilt sind. Die letztendlich offene Anzahl an verwendeten Detektoren bedingt zusammen mit dem mittleren Abstand der Detektoren die möglich Ausdehnung des Detektorfelds. Eine technisch realistische mittlere Entfernung zwischen den Detektoren ist etwa 1.000m. Damit kann ein auf Flugbewegungen zu überwachendes Gebiet von 30km x 30km mit etwa 1.000 Detektoren abgedeckt werden.
Die Detektoren bestehen im Wesentlichen aus dem eigentlichen optischen Detektor, aus einer Positionsbestimmungseinheit mit einer Lagebestimmungseinheit, aus einem Datenprozessor, aus einer Telekommunikationseinheit und aus einer Energieversorgungseinheit, die sämtlich in einem gemeinsamen kugelförmigen Gehäuse angeordnet sind.
Der optische Detektor ist derart konstruiert, dass er den Himmel in einer bestimmten geografischen Richtung orientiert azimutal mit einer bestimmten Winkelauflösung abtasten kann. Mit dem Begriff „azimutal" wird angedeutet, dass die Detektion in einem Winkel zur Normalen-Richtung auf die Erdoberfläche erfolgen kann. Die Ebene, in der die geometrische Richtung und dieser Azimutalbogen liegt, wird Azimutalebene genannt. Die Normale auf die Azimutalebene kann einen beliebigen Winkel zwischen 0 und 90° zur Normalen auf die Erdoberfläche bilden.
Die Abtastung kann über eine rotierende Blende um einen einzelnen lichtempfindlichen Sensor oder über ein unbewegtes, bspw. reifförmiges lineares Sensor-Array mit der Ausrichtung der Drehachse der Blende oder der Reifachse parallel zur Flächennormalen der Azimutalebene erfolgen. Alternativ kann die Abtastung über ein planares oder kugelförmiges Sensor-Array mit der Flächennormalen in einem bestimmten Winkel zwischen 0 und 90° zur Flächennormalen der Erdoberflächenebene erfolgen. Wenn die Detektoren einzeln im Feld ausgebracht werden, können die geografischen Richtungen der Azimutalebenen der Sensoren in bestimmter Weise ausgerichtet werden. Falls die Sensoren über dem Gebiet abgeworfen werden, so ist die Ausrichtung der Azimutalebenen stochastisch verteilt.
Die Raumwinkelauflösung der Detektion in einem bestimmten Azimutwinkel kann durch bspw. eine Blende oder durch ein optisches Linsensystem eingegrenzt werden. Im Falle des Reif-Arrays kann die Raumwinkelauflösung aus der Lichtverteilung auf den Array-Zellen unter der Annahme einer punktförmigen zu detektierenden Strahlungsquelle eingegrenzt werden. Für den Betrieb der Detektoren im weiteren Infrarotbereich bei bspw. 10μm können die lichtempfindlichen Zellen und ihre Strahlungsabschirmung bspw. thermoelektrisch bzw. peltiergekühlt oder mittels Flüssigstickstoffkühlung badgekühlt sein. Alternativ hierzu könnte eine Gasexpansionskühlung gemäß dem Joule-Thomson-Effekt erfolgen.
Die Datenübertragung im Rahmen der Detektoren kann über Kabel, Glasfaser oder Funk erfolgen. In den ersten beiden Fällen müssen die Detektoren einzeln im Feld ausgebracht, positioniert und miteinander verbunden werden. Im letzten Fall können die Detektoren einfach aus einer bestimmten Höhe abgeworfen werden. In diesem
Fall können die Detektoren über Richtantennen oder Richtantennen-Arrays verfügen, die nur in der horizontalen Ebene Funkstrahlung abgeben, so dass möglichst keine verräterische Funkstrahlung in den Luftraum gegen den Himmel gesendet wird. Dazu können die Telekommunikationseinheiten bzw. deren Funksender mit geringsten Sendeleistungen arbeiten, wobei der Informationstransport kurzreichweitig über einen sogenannten Hop-Transport von Detektor zu Nachbardetektor erfolgt. Diese Übertragungsweise erfolgt gemäß dem oben bereits erwähnten Moteran-System.
Die Prozessoreinheit jedes Detektors ist in der Lage, aus den akkumulierten Daten der Detektoren die Bewegungszeitbahnen der detektierten Flugkörper zu bestimmen, die berechneten Bewegungszeitbahnen mathematisch stetig zu extrapolieren und mit vorher empfangenen Daten bzw. berechneten und extrapolierten Bewegungszeitbahnen zu vergleichen. Die Prozessoren können dadurch mehreren unterschiedlichen Flugkörpern eigene unterschiedliche Bewegungszeitbahnen zuordnen oder umgekehrt unterschiedliche Flugkörper herausfinden und weiterhin getrennt behandeln.
Die Funktionsweise der Erfindung erfolgt derart, dass wenn ein Flugkörper das Gebiet mit der Detektorverteilung überfliegt, der Flugkörper von bestimmten Detektoren nacheinander detektiert wird. Im Fall optischer Detektoren erfolgt dies unter einem bestimmten Winkel mit einer bestimmten Winkelauflösung am Himmel, wobei die Detektion in der geografischen Richtung der Azimutalebene erfolgt. Im Fall akustischer Detektoren wird der Flugkörper bspw. mittels Richtmikrofontechnik unter einem bestimmten Winkel detektiert und im Fall elektromagnetischer Detektoren mittels bspw. Richtantennen unter einem bestimmten Winkel gepeilt.
Der Detektor gibt nun diese Messdaten über seine Telekommunikationseinheit an die Schnittstelle oder die Schnittstellen des Telekommunikationsnetzes weiter. Schnittstellen entstehen automatisch, wenn eine externe Einheit mit einem bestimmten Detektor, bspw. mit dem nächstgelegenen Detektor, in Kommunikation tritt. Eine solche externe Einheit kann z.B. eine Feuerleiteinheit sein.
Der Detektor oder diejenigen Detektoren, die von außen - externe Einheit - als Schnittstelle verwendet wird oder werden, signalisiert oder signalisieren dem Detek-
tometz in bestimmten Zeitabständen immer wieder, dass er oder sie Schnittstellendetektor oder -detektoren sind. Das Detektornetz, bei dem ggf. zu einem späteren Zeitpunkt Ersatzdetektoren oder Erweiterungsdetektoren hinzugefügt werden können, kennt somit seine Schnittstellen. Die Daten werden per Hop-Transport von Detektor zu Detektor bis zur Schnittstelle oder den Schnittstellen weitergegeben. An der oder den Schnittstellen werden die Daten aller Detektoren gesammelt und ausgewertet. Im Detektornetz hören alle Nachbardetektoren den Datenverkehr ihrer Umgebung mit. Nachbardetektoren verfügen deshalb immer über diegleiche Datenmenge. Falls ein Schnittstellendetektor ausfällt, kann jeder Nachbardetektor sofort die Aufgabe des ausgefallenen Schnittstellendetektors übernehmen.
Die Sammlung der Daten aller Sensoren an einer Schnittstelle bedeutet jedoch nicht, dass an dieser Schnittstelle eine zentrale Datenberechnung durchgeführt wird. Es werden hier lediglich die durch die Einzeldetektoren bereits errechneten Daten gesammelt und ggf. der externen Einheit zur Verfügung gestellt.
Die prozessuale Verarbeitung der Daten kann bspw. nach dem folgenden mathematischen Verfahren erfolgen. Jede Detektion eines Flugkörpers durch einen Detektor liefert eine Geradengleichung mit Ursprung, wobei dies letztendlich die Raumrichtung der Ortung und die jeweilige Detektorposition ist. Die Raumrichtung kann aus der geografischen Orientierung der Azimutalebene, aus dem detektierten Azimut und aus der Raumlage, d.h. aus der Verkippung des Detektors, abgeleitet werden. Die Flugkörper liegen von den Detektoren aus gesehen auf vom Boden ausgehenden geometrischen Ortungsstrahlen. Die Gesamtheit der Ortungsstrahlen bildet einen sogenannten „ Mikado-Haufen" , wobei alle Mikado-Nadeln mit einem Ende im Boden stecken. Die Ortungsstrahlen bzw. Ortungsvektoren schneiden eine Fläche, in der die Flugbahn liegt. Die Flugbahnpunkte sind eine Untermenge solch einer Ebenen- punktemenge.
Die Flugbahn kann bei Vorliegen der Flugbahnflächengleichung berechnet werden. Die Flugbahn in der Flugbahnfläche bildet eine Verbindungskurve, die die Detektoren nacheinander entsprechend der Reihenfolge ihrer Detektionszeitpunkte verbindet. Da die Detektoren und ihre Detektionsrichtungen bzw. Ortungsstrahlen bspw.
stochastisch im Gebiet verteilt sind, ist diese Verbindungskurve eine in der Regel sehr verwickelte und stark gefaltete Kurve.
Weit oberhalb der Flugbahn bilden die Schnittpunkte der Ortungsstrahlen mit einer gedachten Fläche eine stark gefaltete Verbindungskurve aus. Auf dem Niveau der tatsächlichen Flugbahnfläche hingegen haben zeitlich aufeinanderfolgende Ortungsstrahlen in der Flugbahnebene den geringsten Abstand voneinander und die eigentliche Flugbahn ist mit hoher Wahrscheinlichkeit die glatteste Kurve bzw. die Kurve mit dem minimalen Krümmungsverlauf. Dies wiederum kann mittels eines Polynoms dargestellt werden, das durch die Ortungszeit parametrisiert ist.
Zur Bestimmung einer approximierten Flugbahn kann aus allen vorliegenden Detektordaten, die aus Ortungsstrahlfunktion und Ortungszeitpunkt bestehen, die approximierte Flugbahn, d.h. die Kurve mit dem minimalen Krümmungsverlauf, berechnet werden. Diese Kurve kann bspw. als krümmungsmäßig optimierte Ausgleichskurve zwischen den Endpunkten der kürzesten Verbindungsstrecke zwischen je zwei Ortungsvektoren mit benachbarten Ortungszeitpunkten berechnet werden.
Werden bei diesem Verfahren mehr als eine solche Extremalkurve in der Flugbahnebene gefunden, so sind mehrere verschiedene Flugkörper identifiziert. Mit den so berechneten zeitparametrisierten Flugbahnen liegen die Bewegungsfunktionen der georteten Flugkörper vor, die dann extrapoliert werden können, um die Flugbewegung in bestimmten Zeiträumen - bspw. Reaktionszeiträumen - voraussagen zu können. Diese Informationen können nun über die Schnittstelle an extern angekoppelte Funktionseinheiten wie im militärischen Bereich bspw. Aufklärungseinrichtungen oder Flugkörper-Bekämpfungseinrichtungen weitergegeben werden.
Mit dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Detektion von Flugkörpern liegt ein passives und dezentrales Flugbewegungserkennungs- und Verfolgungssystem vor, das bspw. im militärischen Bereich folgende Vorteile bietet.
Das System ist passiv und kann von Flugkörpern nicht mehr erkannt und ggf. gezielt bekämpft werden. Da die Erfindung aus ggf. vielen Detektoren besteht, die alle diegleiche prozessuale Datenerfassung und Datenverarbeitung durchführen können
und alle einzeln als Datenübertragungsschnittstelle zu extern angekoppelten weiteren Funktionseinheiten dienen können, ist die Erfindung sehr unempfindlich gegen den Ausfall oder die Zerstörung einzelner Detektoren. Das System ist auch noch nach dem Ausfall oder der Zerstörung eines größeren Teils der Detektoren funktionstüchtig.
Da die Erfindung aus ggf. vielen Detektoren in einfachster technischer Ausführung besteht, kann eine Massenproduktion zu solch niedrigen Herstellungskosten der einzelnen Detektoren führen, dass die Erfindung in der Anschaffung wesentlich kostengünstiger ist als zentrale aktive, aus dem Stand der Technik bekannte vergleichbare Systeme. Im Grenzfall kann die Erfindung als Einmalsystem konzipiert sein, wobei die Sensoren nach dem Einsatz nicht wieder geborgen und wiederverwendet werden. Dies könnte erhebliche Logistikkosten für bspw. Bergungsmaterial und Bergungsaufwand einsparen.
Da die Erfindung gemäß dem Ausführungsbeispiel vollkommen selbststeuernd und automatisch funktioniert, wird im Falle eines militärischen Einsatzes normalerweise notwendiges hochspezialisiertes und hochqualifiziertes Bedienungspersonal eingespart, wobei dadurch auch Verluste unter diesem Bedienungspersonal vermieden werden können. Dies vermeidet ebenfalls wieder Logistikkosten im Rahmen von bspw. Ausbildung und Schulung von Personal.
Die Erfindung kann in einfachster Weise im Gefechtsfeld ausgebracht werden, indem bspw. einfach Detektoren aus bestimmter Höhe aus bspw. Flugzeugen verteilt abgeworfen werden. Falls das System teilweise ausgefallen oder zerstört wird, können - falls erforderlich - einfach Detektoren nachgeworfen werden. Diese können ihre Funktion sofort im bestehenden Detektornetz aufnehmen. Die erfindungsgemäßen Detektoren können auch als stationäre Einrichtungen in Stadtgebieten mit stark gefährdeten taktischen Zielen auf bspw. Straßenlaternen oder Ampelanlagen oder anderen Installationen mit einer Elektrizitätsversorgung permanent installiert werden. In solchen Stadtgebieten können wegen der Strahlungshindernisse durch Bebauung Radaranlagen nur bedingt eingesetzt werden und meist nur an exponierter und damit gefährdeter Stelle.
Die Gesamtheit aller Detektoren stellt für bspw. militärische Nutzer nun eine Re- source dar, die beliebig geteilt und verteilt werden kann. Bisherige vergleichbare zentrale Systeme stehen nur in bestimmter Anzahl zur Verfügung und lassen sich nur mit dieser funktionalen Anzahl einsetzen. Die Erfindung ermöglicht jedoch, aus der Gesamtheit der Sensoren beliebige Kombinationen von großen oder kleinen Systemen zusammenzustellen. Auch kann die Anzahl von militärisch notwendigen unterschiedlichen Systemen wesentlich reduziert werden. Es können durch die Erfindung sowohl langreichweitige Radarsysteme als auch Radarsysteme zur Tiefflugerfassung oder andere spezialisierte Radarsysteme ersetzt werden.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.