VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG EINER WIRKSAMEN NEBELWAND BZW. NEBELWOLKE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren für das Erzeugen einer wirksamen Nebelwand bzw. Nebelwolke zum Schutz einer Plattform oder eines Zieles vor einer Bedrohung. Dabei werden Umwelteinflüsse wie Windstärke, Windrichtung etc. als auch die Tatsache einer sich bewegenden Plattform / Ziels berücksichtigt. Diese Informationen / Parameter müssen jedoch nicht extra gemessen werden und auch nicht bekannt sein. Vielmehr wird die Gesamtheit dieser Informationen in bzw. aus der Nebelwolke selbst bestimmt / hergeleitet. Berücksichtigt werden die Qualität und Quantität, d.h., die Dichte und Homogenität der Nebelwand. In Auswertung dieser Informationen kann dann diese Wand oder Wolke durch gezielten Verschuss weiterer Nebel erzeugender Mittel entsprechend stabilisiert bzw. erweitert werden.

[0002] Nebelsysteme zum Schutz von speziell militärischen Plattformen, insbesondere von Landfahrzeugen sind schon lange im Einsatz. Mit Hilfe derartiger Nebelsysteme soll die Sichtlinie des Feindes zum Ziel unterbrochen werden, um dadurch die gegnerische Zielerfassung, Zielverfolgung und Waffenlenkung zu beeinträchtigen.

[0003] So beschreibt die DE 199 51 767 A1 ein Verfahren zur Bereitstellung eines Scheinzieles sowie Täuschkörper. Auch die DE 196 17 701 C2 offenbart ein derartig gelagertes Verfahren. Eine Abschussvorrichtung für das Verschießen einer Mehrzahl von Wirkkörpern kann der DE 199 10 074 B4 entnommen werden. Mit einer Vorrichtung zum Schützen von Schiffen vor endphasengelenkten Flugkörpern beschäftigt sich die DE 103 46 001 B4. Diese zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass hier einige Umweltdaten berücksichtigt werden, die beim Auslegen der Schutzwolke berücksichtigt werden. Ein Objektschutzsystem ist zudem Gegenstand der DE 10 2004 005 105 A1. Ein leichtes Munitionsmagazin wird mit der DE 10 2006 004 954 A1 publiziert, während die DE 10 2005 054 275 A1 eine weitere Selbstschutzanlage aufzeigt. Ein Flugkörper zur Erzeugung einer Nebelwand ist des Weiteren aus der DE 296 06 669 U1 bekannt.

[0004] Neben Nabelgeneratoren kommen vor allem Mörser -Systeme zum Einsatz, wobei aus Wurfbechern simultan mehrere Nebeltöpfe verschossen werden. Diese Nebeltöpfe enthalten nebelwirksame Substanzen, welche eine Sichtllnienunterbrechung durch Streuung und / oder Reflexion und / oder Absorption und / oder Emission (Überstrahlung) bewirken. Als Nebeimittel kommen vorwiegend pyrotechnische Substanzen wie Hetachlorethan, Rotphosphor und Kohlenstoff sowie Metallstäube, beispielsweise Messingstaub, zum Einsatz. Je nach Nebelmittel erfolgt die Sichtlinienunterbrechung im sichtbaren und /oder auch In den infrarotbereichen.

[0005] Aus der EP 0 588 015 B ist darüber hinaus ein einseitig transparenter Infrarot- Nebel bekannt, der durch einen Vorhang aus infrarot emittierenden Partikeln gebildet wird, wobei das eigene Wärmebildgerät unter Beibehaltung einer ausreichenden Tarnwirkung nicht oder nur unwesentlich gestört wird. Dies wird durch eine spezielle Zusammensetzung der Partikel erreicht. Für die Minimierung des Einflusses dieser Wand auf das eigene Wärmebildgerät wird die Geräteoptik stark abgeblendet, womit eine große Tiefenschärfe erreicht wird.

[0006] Ein Verfahren zur Erzeugung eines im infraroten Spektralbereich einseitig transparenten Tarnnebels gibt die DE 199 14 033 A1 an. Hier wird ein an sich bekannter pyrotechnischer Tarnnebel mit pyrotechnischen Streuteilchen ausgebracht und dieser Zweikomponentennebel von der Seite des Ausbringers mit einer IR-Strahlungsquelle bestrahlt.

[0007] Die EP 0 597 233 A1 offenbart ein Verfahren zum Bereitstellen eines dreidimensionalen Scheinzielköpers. Durch eine rechnergesteuerte unter im Wesentlichen kontinulerlicher Überwachung des dreidimensional aufzubauenden Scheinzlelkörpers werden Wirkmassen derart räumlich bzw. zeitlich versetzt am Ort des aufzubauenden Scheinzielkörpers zur Zerlegung gebracht, dass die Zielsignatur des zu schützenden Objekts in täuschender Ähnlichkeit für abbildende Zielsuchköpfe simuliert wird. Die Steuerung der Ausbringung (Schussfolge, Schussrichtung) übernimmt eine Rechneranlage in Verbindung mit der digitalen Auswertung eines Wärmebildgerätes. Anhand des Wärmebildes kontrolliert der Rechner selbständig die Originaltreue und gleicht Fehlstellen im Muster (durch Windabdrift oder Verlöschen der Wirkmassen) durch gezieltes ständiges Nachnähern des Scheinzieles aus. Die Kontrolle des Wärmebildes erfolgt pixelweise über das ganze Wärmebild, wobei jedes Pixel als quasi punktuelles Radiometer wirkt. Über die digitale Bildverarbeitung erhält man für Jedes Pixel den dazugehörenden Pixelindex (Helligkeitswert), der proportional zur Strahiendichte ist. Aus den Bildkoordinaten kann der Rechner die Abschusskoordinaten als auch die Munitionsart für die nächste Schusstolgen bestimmen.

[0008] Die US 6,782,826 B1 beschäftigt sich mit einem Scheinziel. Darin offenbarte bildgebende Mittel können zum Beispiel explosive Substanz, entzündliche Substanz, Glühkörper oder Leuchtmasse oder andere Materiallen sein, die ein gutes sichtbares temporäres Bild, Radarbild und / oder ein Wärmebild zur Nachahmung einer Ziels liefern. Das Abfeuern der Projektile kann vorzugsweise durch einen Mikroprozessor gesteuert werden, um die genaue Abfeuern der Projektile bei der gewählten Geschwindigkeit zu ermöglichen. Ein Bildschirm zeigt in einer Vorschau das zu bildende Bild, so dass dem Bedlener die Möglichkelt geboten wird, das gewünschte oder zufällige Muster In der Luft zu "drucken".

[0009] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein optimiertes Verfahren zur Erzeugung eines einseitig transparenten Nebels aufzuzeigen, wodurch ein optimaler Sichtschutz eines Objektes realisiert wird.

[0010] Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 das System und des Patentanspruchs 6 das Verfahren betreffend. Vorteilhafte Ausführungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen aufgeführt.

[0011] Die Wirksamkeit eines Nebelsystems bzw. einer ausgebrachen Nebelwolke Ist abhängig von den Umweltparametern vor Ort, wie beispielsweise Windgeschwindigkeit. Windrichtung und relative Luftfeuchte etc. Derartige Parameter bleiben aufgrund der nicht vorbestimmbaren Werte unberücksichtigt. Der Nebel wird häufig durch die Windeinwirkung nicht nur aus der Sichtlinie getrieben, sondern die Nebelwolke auch entsprechend zerfasert, sodass Lücken entstehen. Auch werden die Eigenbewegung und der spontane Einsetz des Nebelsystems in 360° nicht berücksichtigt. Ähnliche Einflüsse entstehen bei Windstille jedoch Fahrt des Fahrzeuges. Auch hier kann es passieren, dass die Sichtlinie kurzzeitig durch den Nebel unterbrochen wird. Zudem ist die Wirksamkeit beispielsweise eines Infrarotnebels abhängig von der Dichte der das Infrarot emittierenden Partikel. Durch Umwelt- und systembedingte Effekte entstehen zeitliche und räumliche Inhomogenitäten der Wand, was zu einer Einschränkung bzw. zu einem Wirksamkeitsverlust führt.

[0012] Der Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, multispektrale Nebelwände zu schaffen, bei denen die Bedrohungsrichtung, Bedrohungsentfernung, Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Fahrtrichtung und Fahrtgeschwindigkeit in der zeitlichen und räumlichen Ausbringung der visuellen und infraroten Sichtlinienunterbrechung berücksichtigt werden. Der Charme der Idee liegt unter anderem darin, dass diese Informationen / Parameter nicht extra gemessen werden oder gar bekannt sein müssen. Vielmehr werden Qualität und Quantität, d.h., die Dichte und Homogenität der Nebelwolke(n) bestimmt. Darüber hinaus können auch freundseitige transparente Nebelwände erzeugt werden, die ein eigenes Wärmebildgerät unter Beibehaltung einer ausreichenden Tarnwirkung nicht stören. Dadurch wird erreicht, dass für die Plattform, beispielsweise ein Fahrzeug, durch die homogen verteilten Infrarot strahlenden Partikel auch eine einseitig transparente Infrarotwirksamkeit geschaffen wird, diese aber vor einem feindlichen Angriff wind- und fahrzeugunabhängig geschützt werden.

[0013] Das Messen der Nebelwolke auf Dichte und Homogenität und damit die Wirksamkeit der Nebelwand im Umfeld der Sichtlinie wird im sichtbaren Bereich beispielsweise durch eine TV- Kamera bewerkstelligt. Für die Infrarotbereiche wird ein Wärmebildgerät verwendet. Mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung wird im visuellen Bereich das aufgenommene Bild dahingehend untersucht, ob es im Umfeld der Sichtlinie die für den Rotphosphornebel typische weiße Reflexion aufweist. Im Infratorbereich wird das Bild des Wärmegerätes auf eine homogene, einseitig infrarotwirksame Partikeldichte analysiert.

[0014] Dazu besteht die Vorrichtung bzw. das System zumindest aus einer Kombination von Sensoren und digitaler Bild- und Datenverarbeitung und wenigstens einem Nebel- Werfer, der mit einer TV- Kamera, einem Wärmebildgerät sowie wenigstens einem UV- Sensor verknüpft werden kann. Die Bilder beider Geräte werden in einer Bild- und Datenverarbeitung ausgewertet, wobei in Auswertung dieser Informationen die Nebelwand stabilisiert bzw. erweitert wird, wenn gewisse Kriterien wie beispielsweise Dichte und / oder Homogenität unterschritten werden. Ein oder der Nebeleinsatzrechner bestimmt in Auswertung der Nebelwand bzw. Nebelwolke das weitere Ausbringen von Nebelmitteln durch den wenigstens einen Werfer. Zur Erweiterung der Systemfunktionalität kann ein Windsensor eingebunden werden, dessen Informationen zur besseren Ausrichtung des Werfers und damit der Ausbildung der Nebelwand herangezogen werden können. Damit wird eine gute Nebelwand für den Sichtbereich als auch einer ausreichenden Infrarotwirkung in der Nebelwand geschaffen.

[0015] Mit Hilfe des Systems und des Verfahrens ist es nunmehr grundsätzlich möglich, dass auch während der Fahrt der Plattform / Ziel / Objekt - beispielsweise bei Erkundungs- und / oder Konvoifahrten - eine Nebelmaßnahme extrem schnell wirkend ausgebracht und diese spontane, dichte Nebelwand aus der Freundsicht mit Hilfe eines Wärmebildgerätes durchdrungen werden kann. Durch hinterlegte Algorithmen können diese Bilder des Wärmebildgerätes soweit optimiert werden, dass sie eine ausreichend gute Freundsicht schaffen ohne die Geräteoptik zu verändern. Somit wird durch das System ein Vorteil auch in unübersichtlichen Gefechtsfeldsituationen geschaffen. Durch eine entsprechende Sensor -System Rückkopplung ist es zudem möglich, diese Wirkung der einseitigen Transparenz stabil und dauerhaft aufrecht zu erhalten. Das schnelle Einleiten von geeigneten Gegenmaßnahmen unter Schutz ist ein weiterer Vorteil.

[0016] Das Verfahren zur Erzeugung einer Sichtlinienunterbrechung ist nunmehr wind- und fahrtunabhängig. Es wird eine im sichtbaren Wellenlängenbereich undurchsichtige in den Infrarotbereichen jedoch eine Resttransmission aufweisende Nebelwolke geschaffen. Dieses wird durch eine geschickte Wahl bzw. Auswahl und Abstimmung der Nebelsubstanz selbst, der Nebelkonzentration und der Dicke der Nebelwand, sowie der Infrarot- Partikel beim Nebelabbrand erreicht (manipuliert). Störgrößen werden durch die digitale Bildverarbeitung eines Wärmebildes weitestgehend eliminiert und das Wärmebild somit "freundseitig" optimiert.

[0017] Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1

eine schematische Darstellung der wesentlichen Baugruppen des Systems,

Fig. 2

eine Darstellung einer Sichtlinienunterbrechung durch visuellen Nebel und Infrarot strahlende Partikel,

Fig. 3

eine Darstellung des teilweisen Verlustes der Sichtlinienunterbrechung des visuellen Nebels,

Fig. 4

eine Darstellung der Wiederherstellung der visuellen Nebelwirkung,

Fig. 5

eine Darstellung der Analyse und Optimierung der Infrarotpartikel,

Fig. 6a/b

eine Darstellung des durch Infrarot-Partikel gestörten Wärmebildes aus Sicht "Freundseite" sowie nach deren Optimierung,

Fig. 7.

eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Ausbringen von Wirkmitteln,

Fig. 8

eine Darstellung der Abhängigkeit des Massen-Absorptionskoeffizienten von der Wellenlänge,

Fig. 9

eine Darstellung der Abhängigkeit der Transemission von der Nebelkonzentration und von der Nebeldicke.

[0018] In Fig. 1 ist ein System bzw. eine Vorrichtung, bestehend aus wenigstens einem Nebelwerfer 2, einem Rechner 3 sowie zumindest einem Wärmebildgerät 5, dargestellt. Weitere Baugruppen sind eine Kamera 4 und / oder UV- Sensoren 6 sowie bevorzugt ein Windsensor 7. Vorzugsweise im Rechner 3, hier ein so genannter Nebeleinsatzrechner, erfolgt eine digitale Bild- und Datenverarbeitung der Bilder der Kamera 4 und / oder des Wärmebildgerätes 5, wobei hierzu auch eine separate Baugruppe eingebunden sein kann. In der Bild- und Datenverarbeitung hinterlegt sind Algorithmen zur Analyse der Nebelwirksamkeit (Qualität, Quantität). Mit Hilfe des Windsensors 7 lassen sich die Windrichtung als auch die Windstärke bestimmen.

[0019] Das System 1 umfasst des Weiteren einen Monitor 8 zur Abbildung des Sensorbildes der TV- Kamera 4 und bevorzugt einen weiteren Monitor 9 zur Abbildung des Sensorbildes des Wärmebildgerätes 5 für einen Betrachter. - Die Einbindung der Monitore 8, 9 ist optional, das Verfahren zur Bestimmung einer optimalen Nebelwand 11 + 13 davon selbst unabhängig. - Alle Baugruppen des Systems 1 sind funktional miteinander elektrisch verbunden.

[0020] In einer bevorzugten Ausführung sind ein die Umgebung beobachtender Sensor 12, beispielsweise ein Laserwarner, sowie die Kamera 4, das Wärmebildgerät 5 und der UV- Sensor 6 am Werfer 2 direkt installiert. Dadurch sind der, die Nebelwolke 11 im sichtbaren Bereich und 13 als transparenter Infrarotnebel erzeugende Werfer (Wurfanlage) 2 und die Sensoren 4 - 6 bereits immer in gleicher Richtung ausgerichtet.

[0021] Ausgehend von der Beobachtung der Umgebung (Fig. 2) einer zu schützenden, sich möglicherweise auch bewegenden Plattform 14 wird bei Feststellung einer Bedrohung eine Nebelwand 11 + 13 aufgebaut. Dies erfolgt herkömmlich durch Verschuss von vorzugsweise in der Luft zerlegbaren Kartuschen mit einer Wirkmasse, bestehend aus vorzugsweise rotphosphor- und andern infrarotaktiven Teilchen / Substanzen/ Plättchen - Mittel - etc. (nicht näher dargestellt). Dadurch wird in kürzester Zeit die großflächige visuelle Nebelwolke 11 zur Unterbrechung der Sichtlinie des Gegners ausgebracht. Der Werfer 2 besitzt eine hinreichende Anzahl von Nebelkartuschen, die er simultan und / oder sequentiell in beliebiger Taktung ausbringen kann. Durch die infrarotaktiven Mittel wird bei entsprechender Konfiguration simultan die für den einseitig transparenten Infrarotnebel notwendige Partikelwolke 13 erzeugt.

[0022] Nach Ausbringen der Nebelwolke 11 + 13 wird nun mittels der intelligenten Sensorsysteme 4 - 6 die Wirksamkeit der Nebelwand 11 + 13 im Umfeld der Sichtlinie überwacht, die Dichte und Homogenität gemessen. Das Bild im visuellen Bereich wird mittels TV- Kamera 4 gewonnen und an die Bild- und Dateneinheit im Rechner 3 gegeben. Mit Hilfe der in dieser Einheit hinterlegten Algorithmen wird dieses Bild dahingehend analysiert, ob das Gesichtsfeld im Umfeld der Sichtlinie die für den Rotphosphornebel typische weiße Reflexion aufweist. Im Infrarotbereich wird das Gesichtsfeld im Umfeld der Sichtlinie 10 mittels Wärmebildgerät 4 aufgescannt und dieses in der Bild- und Datenverarbeitungseinheit auf eine homogene, einseitig infrarotwirksame Partikeldichte analysiert. Das Verfahren kann aber auch manuell gestartet werden, beispielsweise wenn ein Beobachter eine Schwächung der Nebelwand 11, 13 erkennt. Sind Dichte und Homogenität gegeben, werden keine weiteren Maßnahmen angewiesen.

[0023] Wird hingegen eine Situation wie in Fig. 3 dargestellt ermittelt, werden vom Rechner 3 weitere Maßnahmen angewiesen. Dieses kann das zielgerichtete Verschießen von weiteren Nebelkartuschen durch den Nebelwerfer 2 in den ermittelten nicht mehr unterbrochenen Sichtlinienbereich 10 (Fig. 4) und / oder das Erhöhen der Konzentration in der gesamten Nebelwolke 11 + 13 allgemein (Fig. 5) sein. Das Anweisen kann auch durch eine, die Monitore 8, 9 betrachtende Person 12, also manuell erfolgen.

[0024] Alternativ aber auch ergänzend werden die Daten des Windsensors 7 mit in die Auswertung eingebunden. Durch die Messung des relativen Windes, auch als Vektor aus Fahrtwind und absolutem Wind, wird der Rechner 3 mit weiteren Informationen versorgt, sodass die Ausdehnung, Lage und Drift der Nebelwolke 13 berechnet werden kann und dieses bei der Ausrichtung der Werfers 2 Berücksichtigung findet.

[0025] Die optimierte Partikeldichte der Infrarotnebelwand 13 gewährleistet, dass die Sichtlinie 10 für gegnerische Wärmebildgeräte komplett unterbrochen ist. Mit Hilfe des eigenen Wärmebildgerätes 5 ist aus Sicht der zu schützenden Plattform eine Restinformation der generischen Seite vorhanden. Dieses ist zwar durch die Infrarotpartikel erheblich gestört (Fig. 6a), kann aber mittels komplexer Bild optimierender Verfahren und Algorithmen verbessert werden. So besteht die Möglichkeit, die störenden Partikel weitestgehend zu eliminieren und so ein nahezu störungsfreies Feindbild auf dem Monitor 9 zu erzeugen (Fig. 6b). Die Aufbereitung des Bildes kann beispielsweise durch einen Histogramm- Optimierungsfilter, einen Medianfilter und / oder einen Maskenfilter realisiert werden.

[0026] Fig. 7 zeigt die Vorrichtung 1 zur Erzeugung des einseitig transparenten Nebels bestehend aus dem Nebelgenerator bzw. der Wurfanlage 2 für das Verbringen von nebelerzeugenden Wirkkörpern, dem Wärmebildgerät 5 sowie dem Computer oder Rechner 3 mit der digitaler Bildverarbeitung. Ein weiterer Bestandteil der Vorrichtung 1 kann eine zusätzliche Waffenstation 20 sein.

[0027] Die Wurfanlage 2 dient zur Erzeugung bzw. Schaffung der spezifischen Nebelwand bzw. des Nebels -der Nebelwolke 11, 13 - mit wellenlängenabhängigen Transmissionseigenschaften. Das Wärmebildgerät 5 weist die spezifische Filterung auf, wobei die spektrale Empfindlichkeit des Wärmebildgerätes 3 dort am höchsten ist, wo die Transmissionseigenschaften des Nebels ebenfalls ein Maximum aufweist.

[0028] Durch die Wurfanlage 2 bzw. die ausgebrachten Wirkkörper wird die selektive Nebelwand 11, 13 erzeugt, deren Eigenschaften im Wesentlichen durch folgende Parameter definiert sind:

• Selektive Transmissionseigenschaften (wird beispielhaft am Beispiel eines Rotphosphornebels dargestellt) = RP-Nebel weist einen selektiven Massenextinktionskoeffizienten auf. Dieser Koeffizient ist für den sichtbaren Bereich deutlich höher als für die Infrarot- Bereiche. Gemäß Lambert-Beer-Gesetz ist somit die Transmission dieses Nebels in den Infrarotbereichen deutlich höher als im sichtbaren Bereich.
  
  wobei

  α - Massenextinktionskoeffizient [m²/g]

  c - Nebelkonzentration

  d - Dicke der Nebelwand

  sind. Fig. 8 zeigt die Zusammenhänge dieser Größen.
• Konzentration und Dicke der Nebelwand = Durch Erhöhung der Nebelkonzentration c lässt sich, ebenso wir durch Erhöhung der Dicke der Nebelwand d die Transmissionseigenschaft der Nebelwand steuern. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass durch die Umwelteffekte wie Luftfeuchte, Wind etc. die Transmissionseigenschaften der Nebelwolke 6 häufig starken zeitlichen Schwankungen unterliegen.
• Clutter- und Überstrahlungseffekte = Bei der Generierung der Nebelwand entstehen zusätzlich durch Nebelzerlegung und Nebelabbrand gezielt Wärmeeffekte, die zu zeitlich und / oder räumlich inhomogenen Strahlungseffekten führen, welche das Wärmebild sowohl feind- als auch freundseitig stören.

[0029] Nunmehr ist es anhand dieser Überlegungen und über die Wahl der Nebelsubstanz, der Nebelkonzentration (c₁, c₂, c₃), der Dicke der Nebelwand (d₁, d₂, d₃) und der Erzeugung von Infrarot-Partikeln möglich einen Nebel zu generieren, welcher im sichtbaren Wellenlängenbereich undurchsichtig ist, in den Infrarotbereichen jedoch eine Resttransmission aufweist (z.B. c₃*d₃), siehe Fig. 9.

[0030] Diese Resttransmission kann zeitlichen und räumlichen Schwankungen unterworfen sein und zusätzlich durch Störgrößen wie Überstrahlungseffekten beim Nebelabbrand gestört werden. Dieses kann durch die digitale Bildverarbeitung des Wärmebildes der Wärmebildkamera 5 im Rechner 3 durch Optimierung des Bildes behoben werden, sodass die Störeffekte "freundseitig" eliminiert werden. Insbesondere werden mittels der digitalen Bildverarbeitung im Rechner 3 die Einstellung der Empfindlichkeit des Wärmebildes durch digitale Anpassung von Range und Level an die Transmissions- und Emissionseigenschaften sowie die Eliminierung von zeitlichen und räumlichen Schwankungen der Transmission durch Vermessung von stabilen Referenzzielpunkten innerhalb des Wärmebildes vorgenommen. Weiterhin erfolgt die "freundseitige" Eliminierung von Überstrahlungseffekten hervorgerufen durch die Infrarot-Partikel durch Anwendung spezifischer Algorithmen wie Masking Filter, Cloning Filter, Median Filter, Poisson Hole Filing etc.

Ansprüche

1. Vorrichtung (1) zum Schutz einer Plattform, mit

- wenigstens einem Werfer (2) zur Erzeugung einer wirksamen Nebelwand bzw. Nebelwolke (11, 13), wobei der Werfer (2) dazu ausgelegt ist, sowohl einen sichtbaren Nebel und wie auch einen einseitig transparenten Infrarotnebel zu erzeugen,

- einem die Dichte und Homogenität der einseitig transparenten infraroten Nebelwand bzw. Nebelwolke (13) abbildenden Wärmebildgerät (5),

- einer die Dichte und Homogenität der sichtbaren Nebelwand bzw. Nebelwolke (11) abbildenden Kamera (4),

- einem Rechner (3) zur Bild- und Datenverarbeitung,

wobei

- der Rechner (3) mit dem wenigstens einen Werfer (2), dem Wärmebildgerät (5) und der Kamera (4) elektrisch verbunden ist,

- der Rechner (3) dazu ausgelegt ist, die Bilder der Kamera (4) und des Wärmebildgerätes (5) auszuwerten,

- im Rechner (3) Algorithmen zur Analyse der Wirksamkeit der Nebelwand bzw. Nebelwolke (11, 13) hinterlegt sind, und

- die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, in Auswertung dieser Informationen die Nebelwand oder Nebelwolke (11, 13) im Sichtbereich und im Infrarotbereich durch gezielten Verschuss weiterer Nebel erzeugender Mittel aus dem wenigstens einen Werfer (2) entsprechend zu stabilisieren und / oder zu erweitern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Windssensor (7) elngebunden ist, der mit dem Rechner (3) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein UV-Sensor (6) eingebunden Ist, der mit dem Rechner (3) verbunden Ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Umgebung beobachtender Sensor (12), beispielsweise ein Laserwarner, eingebunden ist, der wie die Kamera (4), das Wärmebildgerät (5) und der UV-Sensor (6) am Werfer (2) direkt installiert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Monitore (8, 9) mit dem Rechner (3) verbunden sind.

6. Verfahren zur Erzeugung einer wirksamen Nebelwand bzw. Nebelwolke (11, 13) mit den Schritten:

- Erzeugen eines sichtbaren Nebels und eines einseitig transparenten Infrarotnebels mittels wenigstens einem Werfer (2);

- Abbilden der Dichte und Homogenität der einseitig transparenten infraroten Nebelwand bzw. Nebelwolke (13) insbesondere im Umfeld einer Sichtlinie (10) in einem Bild mittels eines Wärmebildgerätes (5),

- Analyse des Bildes mit Hilfe von im Rechner (3) hinterlegten Algorithmen, wobei die Intrarotnebelwand (13) auf eine homogene, einseitig Infrarotwirksame Partikeldichte hin analysiert wird,

- Messung einer sichtbaren Nebelwand (11) und Abbilden der Dichte und Homogenität der sichtbaren Nebelwand bzw. Nebelwolke (11) insbesondere im Umfeld einer Sichtlinie (10) in einem Bild mittels einer Kamera (4),

- Analyse des Bildes mit Hilfe von in einem Rechner (3) hinterlegten Algorithmen, wobei überprüft wird, ob das Gesichtsfeld im Umfeld der Sichtlinie (10) die für den Rotphosphornebel typische weiße Reflexion aufweist und

- Stabilisieren und / oder Erweitern der Nebelwand oder Nebelwolke (11, 13) im Sichtbereich und im Infrarotbereich durch gezielten Verschuss weiterer Nebel erzeugender Mittel aus dem wenigstens einen Werfer (2) in Auswertung dieser Analysen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedrohungsrichtung, Bedrohungsentfernung, Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Fahrtrichtung und Fahrtgeschwindigkelt In der zeitlichen und räumlichen Ausbringung der visuellen und infraroten Sichtlinienunterbrechung berücksichtigt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Messung des relativen Windes, auch als Vektor aus Fahrtwind und absolutem Wind durch den Windsensor (7), der Rechner (3) die Ausdehnung, Lage und Drift der Nebelwolke (13) unter Berücksichtigung dieser Information ermittelt und diese bei der Ausrichtung der Werfer (2) Berücksichtigung findet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen nur dann angewiesen werden, wenn Dichte und Homogenität in der Nebelwand (11, 13) nicht gegeben sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass störende Infrarotpartikel Im Bild auf dem Monitor (8, 9) mittels komplexer Bildverarbeitung weitestgehend durch Aufbereitung des Bildes beispielsweise durch einen Histogramm-Optimierungsfilter, einen Medianfilter und / oder einen Maskenfilter eliminieren werden, um so ein nahezu störungsfreies Bild auf dem Monitor (8, 9) zu erzeugen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine im sichtbaren Wellenlängenbereich undurchsichtige in den Infrarotbereichen jedoch eine Resttransmission aufweisende Nebeiwolke (11, 13) geschaffen wird durch eine gezielte Auswahl der Nebelsubstanz (α), der Nebelkonzentration (c₁, c₂, c₃) und der Dicke der Nebelwand (d₁, d₂, d₃) sowie der Infrarot-Partikel beim Nebelabbrand.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekenntzeichnet, dass Störgrößen der Nebelwolke (11, 13) durch die digitale Bildverarbeitung des Wärmebildes der Wärmekamera (5) in einem Rechner (5) "freundseitig" weitestgehend eliminiert werden, wobei dieses über die Einstellung der Empfindlichkeit des Wärmebildes erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eliminierung von zeitlichen und räumlichen Schwankungen der Transmission durch Vermessung von stabilen Referenzzielpunkten Innerhalb des Wärmebildes erfolgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eliminierung von Überstrahlungseffekten, insbesondere hervorgerufen durch Infrarot-Partikel, "freundseitig" durch Anwendung spezifischer Algorithmen wie Masking Filter, Cloning Filter, Median Filter, Poisson Hole Flllng etc. erfolgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmebildgerät (5) eine spezifische Filterung aufweist, wobei die spektrale Empfindlichkeit der Wärmebildkamera (5) dort am höchsten ist, wo die Transmissionseigenschaften des Nebels ebenfalls ein Maximum aufweist.

Claims

1. Device (1) for protecting a platform, comprising

- at least one launcher (2) for producing an effective smoke screen or smoke cloud (11, 13), the launcher (2) being designed to produce both a visible smoke and an infrared smoke that is transparent on one side,

- a thermal imager (5), producing an image of the density and homogeneity of the infrared smoke screen or smoke cloud (13) that is transparent on one side,

- a camera (4), producing an image of the density and homogeneity of the visible smoke screen or smoke cloud (11),

- a computer (3) for image and data processing, wherein

- the computer (3) is electrically connected to the at least one launcher (2), the thermal imager (5) and the camera (4),

- the computer (3) is designed to evaluate the images of the camera (4) and of the thermal imager (5),

- algorithms for analysing the effectiveness of the smoke screen or smoke cloud (11, 13) are stored in the computer (3), and

- the device is designed to stabilize and/or extend the smoke screen or smoke cloud (11, 13) appropriately in the visible range and in the infrared range in the evaluation of this information by specific firing of further smoke-producing means from the at least one launcher (2).

2. Device according to Claim 1, characterized in that it incorporates at least one wind sensor (7), which is connected to the computer (3).

3. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that it incorporates a UV sensor (6), which is connected to the computer (3).

4. Device according to Claim 3, characterized in that it incorporates a sensor (12) observing the surroundings, for example a laser warner, which like the camera (4), the thermal imager (5) and the UV sensor (6) is installed directly on the launcher (2).

5. Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that monitors (8, 9) are connected to the computer (3).

6. Method for producing an effective smoke screen or smoke cloud (11, 13), comprising the steps of:

- producing a visible smoke and an infrared smoke that is transparent on one side by means of at least one launcher (2);

- depicting the density and homogeneity of the infrared smoke screen or smoke cloud (13) that is transparent on one side, in particular in the vicinity of a line of sight (10), in an image by means of a thermal imager (5),

- analysing the image with the aid of algorithms stored in the computer (3), the infrared smoke screen (13) being analysed for a homogeneous particle density that is effective in the infrared range on one side,

- measuring a visible smoke screen (11) and depicting the density and homogeneity of the visible smoke screen or smoke cloud (11), in particular in the vicinity of a line of sight (10), in an image by means of a camera (4),

- analysing the image with the aid of algorithms stored in a computer (3), it being checked whether the field of view in the vicinity of the line of sight (10) has the white reflection typical of red phosphorus smoke and

- stabilizing and/or extending the smoke screen or smoke cloud (11, 13) in the visible range and in the infrared range in the evaluation of these analyses by specific firing of further smoke-producing means from the at least one launcher (2).

7. Method according to Claim 6, characterized in that a threat direction, threat range, wind direction, wind speed, driving direction and driving speed are taken into account in the dispensing of the visual and infrared line-of-sight interruption over time and space.

8. Method according to Claim 6 or 7, characterized in that, by measuring the relative wind, including as a vector comprising the relative wind and absolute wind, by the wind sensor (7), the computer (3) determines the extent, position and drift of the smoke cloud (13) while taking this information into account, and this is taken into account in the alignment of the launcher (2).

9. Method according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the measures are only ordered if the smoke screen (11, 13) is not dense and homogeneous.

10. Method according to one of Claims 6 to 9, characterized in that disturbing infrared particles in the image on the monitor (8, 9) are eliminated to the greatest extent by means of complex image processing, by editing the image for example by a histogram optimization filter, a median filter and/or a mask filter, in order in this way to produce a virtually disturbance-free image on the monitor (8, 9).

11. Method according to one of Claims 6 to 10, characterized in that a smoke cloud (11, 13) that is opaque in the visible wavelength range but has a residual transmittance in the infrared ranges is created by a specific choice of the smoke substance (a), the smoke concentration (c₁, c₂, c₃) and the thickness of the smoke screen (d₁, d₂, d₃) and also of the infrared particles in the smoke burn-off.

12. Method according to one of Claims 6 to 11, characterized in that disturbances of the smoke cloud (11, 13) are eliminated to the greatest extent on the "friendly side" in a computer (5) by the digital image processing of the thermal image of the thermal camera (5), this being performed by setting the sensitivity of the thermal image.

13. Method according to one of Claims 6 to 12, characterized in that an elimination of variations of the transmission over time and space is performed by measuring stable reference target points within the thermal image.

14. Method according to one of Claims 6 to 13, characterized in that an elimination of blooming effects, caused in particular by infrared particles, on the "friendly side" is performed by applying specific algorithms such as masking filters, cloning filters, median filters, Poisson hole filling, etc.

15. Method according to one of Claims 6 to 14, characterized in that the thermal imager (5) has specific filtering, the spectral sensitivity of the thermal imaging camera (5) being at the greatest where the transmission properties of the smoke are likewise at a maximum.

Revendications

1. Dispositif (1) de protection d'une plate-forme, comprenant

- au moins un projecteur (2) destiné à générer un mur de brouillard ou un nuage de brouillard (11, 13) efficace, le projecteur (2) étant conçu pour générer à la fois un brouillard visible et un brouillard infrarouge transparent unilatéralement,

- un appareil d'imagerie thermique (5) représentant la densité et l'homogénéité du mur de brouillard ou du nuage de brouillard infrarouge (13) transparent unilatéralement,

- une caméra (4) représentant la densité et l'homogénéité du mur de brouillard ou du nuage de brouillard visible (11),

- un ordinateur (3) pour le traitement d'images et de données,

- l'ordinateur (3) étant relié électriquement à l'au moins un projecteur (2), à l'appareil d'imagerie thermique (5) et à la caméra (4),

- l'ordinateur (3) étant conçu pour interpréter les images de la caméra (4) et de l'appareil d'imagerie thermique (5),

- des algorithmes servant à l'analyse de l'efficacité du mur de brouillard ou du nuage de brouillard (11, 13) étant stockés dans l'ordinateur (3), et

- le dispositif étant conçu pour, en interprétant ces informations, stabiliser et/ou étendre en conséquence le mur de brouillard ou le nuage de brouillard (11, 13) dans la plage visible et dans la plage des infrarouges par un tir ciblé de moyens générateurs de brouillard supplémentaires depuis l'au moins un projecteur (2).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un capteur de vent (7) est intégré, lequel est relié à l'ordinateur (3).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un capteur d'UV (6) est intégré, lequel est relié à l'ordinateur (3).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un capteur (12) d'observation de l'environnement, par exemple un avertisseur à laser, est intégré, lequel est installé directement sur le projecteur (2) tout comme la caméra (4), l'appareil d'imagerie thermique (5) et le capteur d'UV (6).

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des moniteurs (8, 9) sont reliés à l'ordinateur (3).

6. Procédé pour générer un mur de brouillard ou un nuage de brouillard (11, 13) efficace, comprenant les étapes suivantes :

- génération d'un brouillard visible et d'un brouillard infrarouge transparent unilatéralement au moyen d'au moins un projecteur (2),

- représentation de la densité et de l'homogénéité du mur de brouillard ou du nuage de brouillard infrarouge (13) transparent unilatéralement, notamment dans l'environnement d'une ligne de visibilité (10) dans une image au moyen d'un appareil d'imagerie thermique (5),

- analyse de l'image à l'aide d'algorithmes stockés dans un ordinateur (3), le mur de brouillard infrarouge (13) étant soumis à une analyse en vue de déterminer une densité de particules unilatérale homogène actives dans les infrarouges,

- mesure d'un mur de brouillard visible (11) et représentation de la densité et de l'homogénéité du mur de brouillard ou du nuage de brouillard visible (11), notamment dans l'environnement d'une ligne de visibilité (10) dans une image au moyen d'une caméra (4),

- analyse de l'image à l'aide d'algorithmes stockés dans un ordinateur (3), un contrôle étant effectué pour vérifier si le champ de vision dans l'environnement de la ligne de visibilité (10) présente la réflexion blanche typique pour le brouillard de phosphore rouge, et

- stabilisation et/ou extension du mur de brouillard ou du nuage de brouillard (11, 13) dans la plage visible et dans la plage des infrarouges par un tir ciblé de moyens générateurs de brouillard supplémentaires depuis l'au moins un projecteur (2) au vu de l'interprétation de ces analyses.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une direction de menace, une distance de menace, une direction du vent, une vitesse du vent, une direction de déplacement et une vitesse de déplacement sont prises en compte dans la production dans le temps et dans l'espace de l'interruption visuelle et infrarouge de la ligne de visibilité.

8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, par la mesure du vent relatif, également sous la forme d'un vecteur composé du vent de déplacement et du vent absolu par le capteur de vent (7), l'ordinateur (3) détermine l'expansion, la position et la dérive du nuage de brouillard (13) en tenant compte de cette information et celle-ci est prise en considération lors de l'orientation du projecteur (2).

9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les dispositions ne sont ordonnées que lorsque la densité et l'homogénéité du mur de brouillard (11, 13) ne sont pas données.

10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les particules infrarouges perturbatrices dans l'image sur le moniteur (8, 9) sont éliminées au moyen d'un traitement d'image plus complexe autant que possible par une préparation de l'image, par exemple par un filtre d'optimisation d'histogramme, un filtre médian et/ou un filtre à masque, afin de produire ainsi sur le moniteur (8, 9) une image quasiment exempte de perturbations.

11. Procédé selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'un nuage de brouillard (11, 13) opaque dans la plage des longueurs d'onde visibles, mais présentant cependant une transmission résiduelle dans les plages infrarouges, est réalisé par une sélection ciblée de la substance fumigène (α), de la concentration de brouillard (c₁, c₂, c₃) et de l'épaisseur du mur de brouillard (d₁, d₂, d₃) ainsi que des particules infrarouges lors de la combustion du brouillard.

12. Procédé selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que les grandeurs perturbatrices du nuage de brouillard (11, 13) sont largement éliminées « côté ami » dans un ordinateur (3) par le traitement d'image numérique de l'image thermique de la caméra thermique (5), cette élimination étant effectuée par le biais du réglage de la sensibilité de l'image thermique.

13. Procédé selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce qu'une élimination des fluctuations dans le temps et dans l'espace de la transmission est effectuée par mesure de points cibles de référence stables à l'intérieur de l'image thermique.

14. Procédé selon l'une des revendications 6 à 13, caractérisé en ce qu'une élimination des effets d'hyperluminosité, notamment provoquée par les particules infrarouges, est effectuée « côté ami » en utilisant des algorithmes spécifiques tels qu'un filtre de masquage, un filtre de clonage, un filtre médian, le remplissage de trous de Poisson, etc.

15. Procédé selon l'une des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que l'appareil d'imagerie thermique (5) présente un filtrage spécifique, la sensibilité spectrale de la caméra d'imagerie thermique (5) étant la plus élevée là où les propriétés de transmission du brouillard présentent également un maximum.

Zeichnung