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(11) | EP 2 761 245 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
AKTIVES SCHUTZSYSTEM ACTIVE PROTECTION SYSTEM SYSTÈME DE PROTECTION ACTIF |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Schutzsystem, das aus zumindest einem aktiven Scheinziel auf Grundlage von insbesondere van-Atta Arrays, zum Schutz von Objekten, wie von Schiffen, Fahrzeugen, stationären Objekten etc., vor anfliegenden Radar gelenkten (aktiven) Flugkörpern, gebildet wird. Dieses ist ein Off-Board-Schutzsystem, das weniger als Störer sondern vielmehr als Scheinziel sich im Nahbereich von 10m bis zu einer Entfernung von 10km bewährt. Dabei wird eine Radarkeule des anfliegenden Flugkörpers direkt zur Generierung genutzt und an diesen zurückgestrahlt, ohne Änderung der Eigenschaften. Eine Richtantennenanpassung oder Anpassung der Charakteristika ist nicht notwendig.
[0002] Zur Abwehr von aktiven Flugkörpern sind passive Täuschkörper (Düppel) bekannt. Diese werden ausgebracht und reflektieren ein vom Flugkörper ausgestrahltes Signal in die Richtung des anfliegenden Flugkörpers zurück. Ein passiver Radartäuschkörper wird mit der US 3,938,151 A1 beschrieben. Aus der US 2,908,002 A1 ist ein passiver elektromagnetischer Reflektor bekannt.
[0003] Eine aktive Gegenmaßnahme unter Verwendung von passiven Täuschkörpern vor passiven Flugkörpern schlägt die DE 10 2006 017 107 A1 vor. Dabei werden die Täuschkörper vom bevorzugt eigenen Radar angestrahlt und diese in die Richtung des Flugkörpers hin reflektiert. Diese Strahlung hat genau dieselbe Charakteristik, wie die direkte Strahlung des Radars. Zwar kann der Flugkörper in diesem Fall nicht unterscheiden, ob es sich um Täuschkörper oder das richtige Radar handelt, doch sind Bestrebungen anhängig, dass die moderneren Flugkörper Täuschkörper von echten Zielen unterscheiden können.
[0004] Alternative aktive Scheinziele, wie beispielsweise in der DE 600 10 701 T2 angesprochen, werden in der Regel erst mit deren Verbringung aktiviert, sodass eine gewisse Zeit einzuplanen ist, bis sich das Scheinziel voll entfaltet hat. Die DE 100 16 781 A1 offenbart den Oberbegriff des Anspruchs 1. Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein aktives Scheinziel zum Schutz von Objekten, insbesondere von Schiffen, vor anfliegenden radargelenkten Flugkörpern aufzuzeigen.
[0005] Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 9 bzw.11. Vorteilhafte Ausführungen werden in den Unteransprüchen benannt.
[0006] Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein aktives Scheinziel durch den Einsatz eines Retro-Reflektors bzw. einer retrodirektive Antenne, bevorzugt in Form eines van-Atta Arrays oder durch wenigstens ein Backscatter-System zu schaffen, mit Mitteln also, die ein Radarsignal aktiv genau in die Einfallsrichtung und damit an den Flugkörper zurück senden können.
[0007] Der Internetseite http://www.jpier.org/PIERL/pierl13/18.10020507.pdf ist der Aufbau eines Breitbandfrequenzversatzes eines van-Atta Arrays entnehmbar. Ein flaches van-Atta Array wird auf http://ir.lib.nctu.edu.tw/bitstream/987654321/22239/1/010337018.pdf offenbart. Die GB 1 284 747 gibt eine Antennenvorrichtung mittels van-Atta Arrays an. Aus der DE 10 2005 037 583 A1 ist die Nutzung einer retrodirektiven Antenne in Form eines van-Atta Arrays für das Bereitstellen von RFID- Systeme bekannt.
[0008] Die Nutzung eines Retro-Reflektors als aktives Scheinziel hat den Vorteil, da dieses als aktiver Retro-Reflektor einen großen Radarrückstreufrequenzquerschnitt (RCS) erzeugt, was die Erzeugung eines großen RCS für beliebige Polarisationen des Flugkörpers ermöglicht.
[0009] Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass ein einzelnes van-Atta Array - eine einzige retrodirektive Antenne - nicht in der Lage ist, die Richtung eines einfallenden Signals zu bestimmen. Daher kann in der einfachsten Variante zusätzlich zu diesem Array ein Sensor zur Ermittlung der Richtung des anfliegenden Flugkörpers in die Vorrichtung eingebunden werden. Diese Information wird dann dazu ausgenutzt, das Array in diese Richtung auszurichten.
[0010] In Weiterführung ist jedoch bevorzugt vorgesehen, dass mehrere Arrays zusammengeschaltet werden, wodurch diese nicht nur einen breiten räumlichen Bereich abdecken, sondern auch in die Lage versetzt werden, sich - beispielsweise mit Hilfe von Stellmotoren etc. - auf den anfliegenden Flugkörper selbstständig ausrichten zu können. Dazu wird durch die Arrays die Einfallsrichtung des anfliegenden Flugkörpers ermittelt und diese Information an eine Lagerregelung gegeben, die auf Stellmotore etc. des Scheinzieles, also der Arrays, einwirken, um das Scheinziel optimal auf den Flugkörper auszurichten.
[0011] Eine dual-polarisierte Realisierung ermöglicht durch Verwendung entsprechender Antennen und deren Verschaltung den Einsatz des Reflektors bei beliebiger Polarisation des Flugkörpers (Ausrichtung von Transversalwellen in einer Vorzugsrichtung). Für die Richtungsschätzung werden die im van-Atta Array laufenden Signale an Verstärkern abgegriffen und in eine elektromagnetische Linse, beispielsweise eine Rotman-Linse, gespeist. Damit fungiert das Empfangsantennenarray sowohl als Teil des van-Atta Arrays als auch für die Rotman-Linse. An den Ausgangsports der Rotman-Linse wird die Signalleistung detektiert bzw. abgegriffen, sodass durch Vergleich der Leistung die Einfallsrichtung der Signale und damit die Richtung des anfliegenden Flugkörpers ermittelt werden kann. Diese Information wird dann verwendet, um eine Lageregelung zur Nachführung des Arrays vornehmen zu können.
[0012] Anhand eines einfach dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Idee näher erläutert werden. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine skizzenhafte Darstellung eines aktiven Scheinzieles zur Flugkörperabwehr,
- Fig. 2
- eine erste vereinfacht dargestellte Variante des aktiven Scheinziels aus Fig. 1,
- Fig. 3
- eine weitere Variante des Scheinziels aus Fig. 1 in Form eines einfachen Schaltplans.
[0013] In Fig. 1 ist mit 20 ein in einer skizzenartigen Darstellung zum allgemeinen Verständnis ein Schutzsystem aufgezeigt, dass ein aktives Scheinziel 1 zur Bedrohungsabwehr eines Objektes 4 gegen einen radargelenkten Flugkörper 5 aufweist. Das aktive Scheinziel 1 umfasst wenigstens eine retrodirektive Antenne oder Retro-Reflektor 2, die zumindest aus einer Empfangs- und Sendeantenne als Reflektor bzw. Reflexionsantenne aber auch aus mehreren gebildet werden kann, um den vom Flugkörper 5 ausgesandten Radarstrahl RF genau in die Einfallsrichtung und damit an den Flugkörper 5 als Reflexions-Strahl RS zurückzusenden. Das aktive Schutzsystem 1 wird als Off-Board-Variante im Nichtgebrauch auf oder am Objekt 4, hier ein Schiff, mitgeführt.
[0014] In einer einfachsten Variante (Fig. 2) ist im Schutzsystem 20 zudem ein Sensor 6 involviert, der zur Detektion der Richtung des Flugkörpers 5 dient und mit einer Stelleinheit (nicht näher dargestellt) zusammenwirkt, durch die zumindest das Scheinziel 1 in die entsprechende Position bzw. Richtung gebracht werden kann.
[0015] Dabei sind zwei verschiedene Funktionsmodes des Scheinziels 1 möglich. Der eine Mode ist die Distraktion - wenn sich der Flugkörper 5 noch nicht auf das Objekt 4 aufgeschaltet hat, der andere Mode ist die Seduktion, das Separieren des Scheinziels vom Echtziel, eine Variante, wenn der Flugkörper 5 bereits das eigentliche Ziel (Objekt 4) aufgenommen hat.
[0016] Im Falle der Einleitung der Distraktion wird der Flugkörper 5 als passiver Flugkörper erkannt, der seinerseits ein Erwartungsgebiet überwacht. Es werden Richtung, Entfernung und Geschwindigkeit des Flugkörpers 5 ermittelt. Danach wird anhand der eingehenden Informationen das Scheinziel 1 bereits ausgebracht, um ein attraktiveres Ziel 4' in einem Abstand vom eigentlichen Ziel 4 mit dem Scheinziel 1 zu schaffen. Dabei wird auch berücksichtigt, welchen Suchablauf der detektierte Flugkörper 5 bevorzugt. Wenn dann der Flugkörper 5 seine Radarkeule ausstrahlt, erfolgt dieses bereits in die Richtung des Scheinzieles 1, bevorzugt noch bevor dieser das eigentliche Objekt 4 wahrgenommen hat.
[0017] Bei der Seduktion, einem ebenfalls passiven Verfahren, wird durch weitere Detektoren, beispielsweise einem aktiven Radar und Radarwarnern, die bevorzugt auf dem Objekt 4 angebracht sind, ein abgestrahltes Zielsignal detektiert. Dieses abgestrahlte Zielsignal des Flugkörpers 5 wird vom Scheinziel 1 aufgenommen und verstärkt zum Flugkörper 5 zurück gestrahlt. Das Scheinziel 1 selbst bewegt sich während dessen in objektähnlicher Geschwindigkeit vom Objekt 4 weg.
[0018] Das Scheinziel 1 kann sich fliegend, bevorzugt in maximaler Objekthöhe, vom Objekt 4 entfernen. Das trifft für Schiffe als auch andere sich bewegende Objekte 4, z. B. Fahrzeuge, zu. Bei zu schützenden Schiffen kann das Scheinziel 1 schwimmend oder passiv gezogen etc. fortbewegt werden. Ein selbstständiges Wegfahren oder Wegziehen ist auch bei Fahrzeugen an Land möglich.
[0019] Die bevorzugte Ausführung des Scheinzieles 1 selbst wiederspiegelt die Fig. 3. Hierbei besteht das Scheinziel 10 aus einer Antenne 11, die aus mehreren Empfangsantennen 11.1-11.3 (11.n) besteht, und einer Antenne 12, die aus mehreren, vorzugsweise gleichvielen Sende-Antennen 12.1-12.3, 12.n besteht. Entsprechend der Anzahl der Antennen 11, 12 sind Verstärkerstufen V1 - V3, Vn zwischen beiden eingebunden.
[0020] Mit den Antennen 11.1-11. 3 kann neben der Aufnahme des Radarstrahls RF auch die Einfallsrichtung des anfliegenden Flugkörpers 5 ermittelt werden. Für die Richtungsschätzung werden die in der Antennengruppe 11 laufenden Signale an Verstärkern V1- V3 abgegriffen und in eine elektromagnetische Linse 13, beispielsweise eine Rotman-Linse, gespeist. Deren Ausgangsinformationen werden in einem Vergleicher 14 verglichen. Dazu sind deren Ausgänge auf den Vergleicher bzw. eine Auswerteeinheit 14 geführt. Anhand der abgegriffenen Signale wird nunmehr in der Auswerteeinheit 14 die Einfallsrichtung der Signale und damit die Richtung des anfliegenden Flugkörpers 5 ermittelt. Hierbei werden die Signalunterschiede der Antennen 11.1-11.3 ausgewertet. In Auswertung wird dann ein Befehl an eine Lagerregelung 15 gegeben, die ihrerseits auf die Stellmotore 16 etc., d.h., der Stelleinheit des Scheinzieles 10 bzw. des Schutzsystems 20, einwirken, um zumindest das Scheinziel 10 optimal auf den Flugkörper 5 auszurichten. Zur Kontrolle kann aber auch hier zusätzlich ein Richtungssensor 6 mit in die Auswertung eingebunden werden.
• das Scheinziel (10) aus einer Antenne (11) mit mehreren Empfangsantennen (11.1-11. 3, 11n) und einer Sendeantenne (12) mit mehreren Sendeantennen (12.1-12.3, 12.n) besteht, wobei entsprechend der Anzahl der Antennen (11, 12) Verstärkerstufen (V1-V3, Vn) zwischen beiden eingebunden sind,
• für eine Richtungsschätzung die in den Empfangsantennen (11.1-11. 3, 11n) laufenden Signale an den Verstärkern (V1-V3, Vn) abgegriffen und in eine elektromagnetische Linse (13) gespeist werden, deren Ausgänge auf einen Vergleicher (14) geführt sind, wobei
• der Vergleicher (14) mit einer Lageregelung (15) verschaltet ist, die ihrerseits auf Stellmotore (16) des Scheinzieles (1, 10) und / oder des Schutzsystems (20) einwirken, um zumindest das Scheinziel (1, 10) optimal auf den Flugkörper (5) auszurichten.
• Erkennen eines Flugkörpers (5) als passiven Flugkörper, der seinerseits ein Erwartungsgebiet überwacht,
• Ermittlung der Richtung, Entfernung und Geschwindigkeit des Flugkörpers (5),
• Ausbringen des Scheinziels (1, 10) zur Schaffung eines attraktiven Ziels (4') in einem Abstand vom eigentlichen Objekt (4), sodass
• wenn der Flugkörper (5) seine Radarkeule ausstrahlt, dieses bereits in die Richtung des Scheinzieles (1, 10) erfolgt, bevorzugt noch bevor dieser das eigentliche Objekt (4) wahrgenommen hat.
• Detektieren eines abgestrahlten Zielsignals des Flugkörpers (5),
• Aufnehmen des abgestrahlten Zielsignals vom Scheinziel (1, 10),
• Zurückstrahlen des verstärkten abgestrahlten Zielsignals zum Flugkörper (5), wobei
• das Scheinziel (1, 10) sich während dessen in objektähnlicher Geschwindigkeit vom Objekt (4) wegbewegt.
• the decoy target (10) consists of an antenna (11) with a number of receiving antennas (11.1-11.3, 11n) and a transmitting antenna (12) with a number of transmitting antennas (12.1-12.3, 12.n), wherein, according to the number of antennas (11, 12), amplifier stages (V1-V3, Vn) are incorporated between the two,
• for an estimate of the direction, the signals running in the receiving antennas (11.1 11.3, 11n) are picked off at the amplifiers (V1-V3, Vn) and fed into an electromagnetic lens (13), the outputs of which are passed to a comparator (14), wherein
• the comparator (14) is interconnected with a position control (15), which for its part acts on servomotors (16) of the decoy target (1, 10) and/or of the protection system (20) in order at least to align the decoy target (1, 10) optimally with the missile (5).
• detecting a missile (5) as a passive missile, which for its part is monitoring an expected area,
• determining the direction, distance and speed of the missile (5),
• deploying a decoy target (1, 10) to create an attractive target (4') at a distance from the actual object (4), so that
• when the missile (5) emits its radar lobe, this already takes place in the direction of the decoy target (1, 10), preferably even before it has perceived the actual object (4).
• detecting an emitted target signal of the missile (5),
• picking up the emitted target signal by the decoy target (1, 10),
• sending back the amplified emitted target signal to the missile (5), wherein
• the decoy target (1, 10) during that time moves away from the object (4) at a speed similar to the object.
* le leurre (10) se compose d'une antenne (11) pourvue d'une pluralité d'antennes de réception (11.1-11.3, 11n) et d'une antenne d'émission (12) pourvue d'une pluralité d'antennes d'émission (12.1-12.3, 12.n), des étages amplificateurs (V1-V3, Vn) dont le nombre correspond à celui des antennes (11, 12) étant intégrés entre les deux,
* pour une estimation de la direction, les signaux qui se propagent dans les antennes de réception (11.1-11.3, 11n) sont interceptés au niveau des étages amplificateurs (V1-V3, Vn) et injectés dans une lentille électromagnétique (13) dont les sorties sont acheminées à un comparateur (14),
* le comparateur (14) étant interconnecté avec un régulateur de position (15) qui, de son côté, agit sur des servomoteurs (16) du leurre (1, 10) et/ou du système de protection (20) afin d'orienter au moins le leurre (1, 10) de manière optimale sur le missile (5).
* reconnaissance d'un missile (5) comme étant un missile passif qui, de son côté, surveille une région attendue,
* détermination de la direction, de l'éloignement et de la vitesse du missile (5),
* lâché du leurre (1, 10) en vue de produire une cible (4') attrayante à une distance donnée de l'objet (4) proprement dit, de sorte que
* lorsque le missile (5) émet son lobe radar, celui-ci a déjà lieu dans la direction du leurre (1, 10), de préférence encore avant que celui-ci n'ait perçu l'objet (4) proprement dit.
* détection d'un signal de visée émis depuis le missile (5),
* interception du signal de visée émis par le leurre (1, 10),
* renvoi du signal de visée émis amplifié vers le missile (5),
* le leurre (1, 10) s'éloignant pendant ce temps de l'objet (4) à une vitesse similaire à celle de l'objet.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente
- US3938151A1 [0002]
- US2908002A1 [0002]
- DE102006017107A1 [0003]
- DE60010701T2 [0004]
- DE10016781A1 [0004]
- GB1284747A [0007]
- DE102005037583A1 [0007]