(19) |
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(11) |
EP 2 612 101 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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11.01.2017 Patentblatt 2017/02 |
(22) |
Anmeldetag: 13.08.2011 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2011/004082 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2012/028257 (08.03.2012 Gazette 2012/10) |
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(54) |
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ERZEUGUNG EINER WIRKSAMEN NEBELWAND BZW. NEBELWOLKE
DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING AN EFFECTIVE FOG WALL OR FOG CLOUD
DISPOSITIF ET PROCÉDÉ POUR GÉNÉRER UN MUR OU UN NUAGE DE BROUILLARD ACTIF
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
31.08.2010 DE 102010036026 07.06.2011 DE 102011106201
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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10.07.2013 Patentblatt 2013/28 |
(73) |
Patentinhaber: Rheinmetall Waffe Munition GmbH |
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29345 Unterlüss (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- BANNASCH, Heinz
83741 Schönau (DE)
- FEGG, Martin
83483 Bischofswiesen (DE)
- KITTL, Wolfgang
83451 Piding (DE)
- MALTAN, Johannes
83486 Ramsau (DE)
- WALLNER, Christian
83457 Bayerisch Gmain (DE)
- SALZEDER, Rudolf
83451 Piding (DE)
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(74) |
Vertreter: Dietrich, Barbara |
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Thul Patentanwaltsgesellschaft mbH
Rheinmetall Platz 1 40476 Düsseldorf 40476 Düsseldorf (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 0 597 233 DE-A1- 19 601 506 US-B1- 6 782 826
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EP-A2- 0 512 202 US-A1- 2007 190 368
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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 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:
[0029] Nunmehr ist es anhand dieser Überlegungen und über die Wahl der Nebelsubstanz, der
Nebelkonzentration (c
1, c
2, c
3), der Dicke der Nebelwand (d
1, d
2, d
3) 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. c
3*d
3), 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.
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.
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.
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.
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Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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