[go: up one dir, main page]

DE102024101577A1 - Method, system and defense drone for defending against and/or destroying unmanned aerial targets - Google Patents

Method, system and defense drone for defending against and/or destroying unmanned aerial targets

Info

Publication number
DE102024101577A1
DE102024101577A1 DE102024101577.2A DE102024101577A DE102024101577A1 DE 102024101577 A1 DE102024101577 A1 DE 102024101577A1 DE 102024101577 A DE102024101577 A DE 102024101577A DE 102024101577 A1 DE102024101577 A1 DE 102024101577A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drone
defense
target
information
defense drone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024101577.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Winterberg
Max Himmelreich
Anna Anic
Markus Hosbach
Johann Höger
Susanne Winderl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ind Betriebsgesellschaft mbH
IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Original Assignee
Ind Betriebsgesellschaft mbH
IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ind Betriebsgesellschaft mbH, IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH filed Critical Ind Betriebsgesellschaft mbH
Priority to DE102024101577.2A priority Critical patent/DE102024101577A1/en
Publication of DE102024101577A1 publication Critical patent/DE102024101577A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00Defence installations; Defence devices
    • F41H11/02Anti-aircraft or anti-guided missile or anti-torpedo defence installations or systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/15UAVs specially adapted for particular uses or applications for conventional or electronic warfare
    • B64U2101/16UAVs specially adapted for particular uses or applications for conventional or electronic warfare for controlling, capturing or immobilising other vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abwehren und/oder Zerstören von unbemannten Luftzielen (2), insbesondere von kleineren und mittleren unbemannten Fluggeräten, durch mindestens eine Abwehrdrohne (5), Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes System sowie eine entsprechende Abwehrdrohne.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Empfangen von initialen Zielinformationen, die mindestens eines von der Position im Raum, der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des Luftziels (2) enthalten;
- Erzeugen von Anflugparameterinformationen unter Verwendung der initialen Zielinformationen, wobei die Anflugparameterinformationen einen Abfangkurs der Abwehrdrohne (5) bezüglich des Luftziels (2) angeben;
- Automatische Flugführung der Abwehrdrohne (5) anhand der Zielinformationen und der Anflugparameterinformationen;
- Bestimmen, ob ein relativer Abstand und Bewegungszustand zwischen dem Luftziel (2) und der Abwehrdrohne eine Übergabebedingung erfüllt; und
- Fortsetzen der automatischen Flugführung mittels externer Sensorinformationen, solange die Übergabebedingung nicht erfüllt ist, und Durchführen der Flugführung mittels bordeigener Sensorinformationen, um das Luftziel (2) mit einem kinetischen Direkttreffer zu beschädigen und/oder zu zerstören, wenn die Übergabebedingung erfüllt ist.
The invention relates to a method for defending against and/or destroying unmanned aerial targets (2), in particular small and medium-sized unmanned aircraft, by at least one defense drone (5). Furthermore, the invention relates to a corresponding system and a corresponding defense drone.
The procedure includes the following steps:
- receiving initial target information containing at least one of the position in space, the speed and the direction of movement of the air target (2);
- generating approach parameter information using the initial target information, wherein the approach parameter information indicates an interception course of the defense drone (5) with respect to the aerial target (2);
- Automatic flight guidance of the defence drone (5) based on the target information and the approach parameter information;
- determining whether a relative distance and movement state between the aerial target (2) and the defense drone satisfies a handover condition; and
- Continuing automatic flight guidance using external sensor information as long as the handover condition is not met, and performing flight guidance using on-board sensor information to damage and/or destroy the air target (2) with a kinetic direct hit when the handover condition is met.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abwehren und/oder Zerstören von unbemannten Luftzielen, insbesondere von kleineren und mittleren unbemannten Fluggeräten, durch mindestens eine Abwehrdrohne. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Abwehrdrohne und ein entsprechendes System.The invention relates to a method for defending against and/or destroying unmanned aerial targets, in particular small and medium-sized unmanned aircraft, using at least one defense drone. Furthermore, the invention relates to a corresponding defense drone and a corresponding system.

Die Nutzung von unbemannten Fluggeräten - Unmanned Air Systems (UAS) - hat in den letzten Jahren in verschiedenen Bereichen der Gesellschaft zugenommen. Durch technologische Fortschritte ist diese Art von Fluggräten immer mehr Menschen zugänglich geworden. Insbesondere unbemannte Kleinstfluggeräte - small Unmanned Air Systems (sUAS) - sind durch ihre einfache Bedienbarkeit, vielfältige Nutzbarkeit, geringe Baumaße und Gewicht für jedermann fast überall nutzbar. Durch die hohe Verbreitungsgeschwindigkeit solcher Systeme auf dem kommerziellen Markt ist für Einrichtungen und Veranstaltungen mit besonderer Schutzbedürftigkeit eine erhöhte Gefahr von unerlaubten Überflügen mit unklaren Absichten jederzeit gegeben.The use of unmanned aircraft – unmanned air systems (UAS) – has increased in various areas of society in recent years. Technological advances have made this type of aircraft accessible to an increasing number of people. Small unmanned air systems (sUAS), in particular, are easy to operate, versatile, and compact, making them usable by anyone almost anywhere. Due to the rapid proliferation of such systems on the commercial market, facilities and events requiring special protection are at increased risk of unauthorized overflights with unclear intentions at any time.

In diesem Zusammenhang können sUAS von einem Piloten ferngesteuert werden oder autonom eine Mission erfüllen. Das hier beschriebene Verfahren ist mit dem Hintergrund entwickelt worden, besonders die autonom agierenden sUAS ohne aktive Kommunikationsverbindung zu einem Piloten abfangen zu können.In this context, sUAS can be remotely controlled by a pilot or complete a mission autonomously. The method described here was developed with the aim of intercepting autonomously operating sUAS without an active communication link to a pilot.

Ein ganzheitliches Verfahren und System, die eine Erfassung, Bewertung des Bedrohungspotenzials und eine zuverlässige Bekämpfung von autonom agierenden sUAS mit erschwinglichen Mitteln ermöglichen, sind noch nicht beschrieben. A holistic procedure and system that enables the detection, assessment of the threat potential and reliable combat of autonomously operating sUAS with affordable means have not yet been described.

Die beispielsweise in den KR102001181B1 und DE 10 2015 008 256 A1 beschriebene Möglichkeit, das Steuersignal eines sUAS zu stören, ist bei einem autonom agierenden sUAS nicht möglich. Um ein autonomes sUAS effektiv flugunfähig zu machen, müssen seine systemeigenen Systeme, die es zur Aufrechterhaltung des Fluges benötigt, gestört oder außer Kraft gesetzt werden.For example, in the KR102001181B1 and DE 10 2015 008 256 A1 The described method of disrupting the control signal of an sUAS is not possible with an autonomously operating sUAS. To effectively disable an autonomous sUAS, its inherent systems, which it requires to maintain flight, must be disrupted or disabled.

Aus der RO132093A2 und DE 10 2016 211 371 A1 ist eine Abwehrdrohne bekannt, die sUAS mit Hilfe eines Netzes in der Luft immobilisieren möchte und sie so zum Absturz bringt. Der Nachteil dieses Systems ist das hohe Gewicht der Abfangdrohne, welches der Abfangdrohne Nachteile im Kampf mit agilen Zielen einbringt. Ebenfalls von Nachteil ist der Fakt, dass sie nur einen einzigen Versuch hat, das Ziel zu bekämpfen. Verfehlt die Drohne das Ziel beim ersten Abfangversuch, ist eine zweite Bekämpfung unmöglich, weil das Netz bereits verschossen worden ist. Dadurch, dass dieses System kein Verfahren benennt, mit dem die genaue Verfolgung der Zielposition bewerkstelligt werden kann, ist das Verfehlen des Ziels nicht ausgeschlossen.From RO132093A2 and DE 10 2016 211 371 A1 A defense drone is known that attempts to immobilize sUAS in mid-air using a net, thus causing them to crash. The disadvantage of this system is the high weight of the interceptor drone, which puts it at a disadvantage when engaging agile targets. Another disadvantage is the fact that it only has a single attempt to engage the target. If the drone misses the target on the first interception attempt, a second attempt is impossible because the net has already been fired. Since this system does not specify a method for precisely tracking the target's position, missing the target cannot be ruled out.

Analog dazu ist aus der EP 3 139 125 B1 ein System bekannt, das sich auf die Zielerfassung durch ein Sensorsystem stützt und ein Ziel mit Hilfe eines an der Abfangdrohne befestigten Einfangsystems außer Gefecht setzt. Auch hier ist der Einfangmechanismus essenzieller Teil des Gesamtsystems und mit den gleichen Nachteilen wie zuvor beschrieben behaftet.Analogously, the EP 3 139 125 B1 A system is known that relies on target detection by a sensor system and disables a target with the help of a capture system attached to the interceptor drone. Here, too, the capture mechanism is an essential part of the overall system and suffers from the same disadvantages as described above.

Aus der DE 10 2015 008 255 A1 ist ein System bekannt, das sUAS bekämpft, indem es kleine (Unter-)Effektoren abwirft, die in der Nähe des Ziels per Sprengladung detonieren und dabei Fäden freisetzen, die sich im Ziel verfangen. Die Art der Effektorik hat den Nachteil, dass der Träger-Flugkörper so genau an ein Ziel herangeführt werden muss, dass es seine Effektoren effektiv verbringen kann, ohne sich dabei selbst flugunfähig zu machen. Außerdem erhöht der Transport von Munition das Gewicht der Trägerdrohne so sehr, dass die Bekämpfung von agilen Zielen nicht möglich sein wird.From the DE 10 2015 008 255 A1 A system is known that combats sUAS by dropping small (sub-)effectors that detonate near the target, releasing threads that become entangled in the target. This type of effector technology has the disadvantage that the carrier missile must be guided to a target with such precision that it can effectively deliver its effectors without rendering itself incapable of flight. Furthermore, carrying ammunition increases the weight of the carrier drone so much that engaging agile targets will be impossible.

Aus der DE 10 2015 008 296 A1 ist ein System bekannt, das mit Hilfe eines hochenergetischen elektromagnetischen Impulses (HPEM) die elektrischen Bauteile eines sUAS durch den so induzierten Strom schädigt und es so zum Absturz bringt. Der Nachteil dieser Art der sUAS-Bekämpfung ist, dass der HPEM-Generator eine sehr hohe Abstrahlleistung generieren muss, um Stromkreise in einer gewissen Entfernung überhaupt negativ zu beeinflussen. Das macht die Abfangdrohne sehr schwer und wiederum gegen agile Ziele nicht einsetzbar. Des Weiteren besteht der Nachteil, dass sich die Abfangdrohne dabei selbst zerstört und somit nur ein einziger Versuch bleibt, sein Ziel zerstören.From the DE 10 2015 008 296 A1 A system is known that uses a high-energy electromagnetic pulse (HPEM) to damage the electrical components of a sUAS through the induced current, causing it to crash. The disadvantage of this type of sUAS countermeasure is that the HPEM generator must generate a very high radiated power to even negatively affect electrical circuits at a certain distance. This makes the interceptor drone very heavy and, in turn, unusable against agile targets. Another disadvantage is that the interceptor drone destroys itself, leaving only one attempt to destroy its target.

Aus der DE 10 2017 109 874 A1 ist eine Abfangdrohne bekannt, die mit Hilfe von Schaum oder Wasser eine Zieldrohne flugunfähig macht. Wiederum hat dieses System den Nachteil, dass die Wirkmasse (Wasser/Schaum) auf der Abfangdrohne mitgeführt werden muss, was zu den bereits beschriebenen Nachteilen bei der Bekämpfung von agilen Zielen führt. Ebenfalls wird nicht ersichtlich, wie die Lage und Bewegung des Ziels im Raum ermittelt werden soll, um ein gezieltes Abfangen zu ermöglichen.From the DE 10 2017 109 874 A1 An interceptor drone is known that uses foam or water to disable a target drone. This system, however, has the disadvantage that the active mass (water/foam) must be carried on the interceptor drone, which leads to the disadvantages already described when engaging agile targets. It is also unclear how the position and movement of the target in space are supposed to be determined to enable a targeted interception.

Aus der EP 3 722 736 A1 ist ein System bekannt, dass mehrere Drohnen um ein Ziel positioniert und die gleichzeitige Zündung von auf den Abfangdrohnen platzierten Sprengstoff eliminiert. Der Nachteil ergibt sich in diesem Fall aus der Positionierung der Abfangdrohne um das Ziel herum. Dieser Prozess nimmt so viel Zeit in Anspruch, dass schnelle und bewegliche Ziele den Operationsraum in dieser Zeit verlassen und nicht bekämpft werden können. Des Weiteren birgt das Verfahren durch die gleichzeitige Zündung gleich mehrerer Sprengladungen im Luftraum erhebliche Risiken.From the EP 3 722 736 A1 A system is known that positions several drones around a target and eliminates the simultaneous detonation of explosives placed on the interceptor drones. The disadvantage in this case arises from the position Positioning the interceptor drone around the target. This process takes so much time that fast and moving targets leave the operational area during this time and cannot be engaged. Furthermore, the procedure poses significant risks due to the simultaneous detonation of multiple explosive charges in the airspace.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, das zumindest manche der vorstehend beschriebenen Nachteile überwindet, insbesondere im Hinblick auf die Flugführung und das Gewicht der Abwehrdrohne. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Abwehrdrohne und ein entsprechendes System zur Ausführung des Verfahrens anzugeben.The invention is based on the object of providing a method that overcomes at least some of the disadvantages described above, particularly with regard to flight control and the weight of the defense drone. Furthermore, the present invention is an object of providing a corresponding defense drone and a corresponding system for implementing the method.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9. Im Hinblick auf die Drohne wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 10 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Abwehrdrohne ergeben sich aus den Unteransprüchen 11 bis 14. Im Hinblick auf das System wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 15 gelöst.According to the invention, the object is achieved with regard to the method by the subject matter of claim 1. Expedient embodiments of the method arise from subclaims 2 to 9. With regard to the drone, the object is achieved by the subject matter of claim 10. Expedient embodiments of the defense drone arise from subclaims 11 to 14. With regard to the system, the object is achieved by the subject matter of claim 15.

Konkret wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Abwehren und/oder Zerstören von unbemannten Luftzielen, insbesondere von kleineren und mittleren unbemannten Fluggeräten, durch mindestens eine Abwehrdrohne. Dabei ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:

  • - Empfangen von initialen Zielinformationen, die mindestens eines von einer Position im Raum, einer Geschwindigkeit und einer Bewegungsrichtung des Luftziels enthalten;
  • - Erzeugen von Anflugparameterinformationen unter Verwendung der initialen Zielinformationen, wobei die Anflugparameterinformationen einen Abfangkurs der Abwehrdrohne bezüglich des Luftziels angeben;
  • - Automatische Flugführung der Abwehrdrohne anhand der initialen Zielinformationen und der Anflugparameterinformationen;
  • - Bestimmen, ob ein relativer Abstand und/oder Bewegungszustand zwischen dem Luftziel und der Abwehrdrohne eine Übergabebedingung erfüllt;
  • - Durchführen einer Flugführung mittels bordeigener Sensorinformationen, um das Luftziel mit einem kinetischen Direkttreffer zu beschädigen und/oder zu zerstören, wenn die Übergabebedingung erfüllt ist, und Fortsetzen der automatischen Flugführung mittels externer Sensorinformationen, solange die Übergabebedingung nicht erfüllt ist.
Specifically, the problem is solved by a method for defending against and/or destroying unmanned aerial targets, in particular small and medium-sized unmanned aircraft, using at least one defense drone. The method is characterized by comprising the following steps:
  • - Receiving initial target information including at least one of a position in space, a speed and a direction of movement of the air target;
  • - generating approach parameter information using the initial target information, the approach parameter information specifying an interception course of the defense drone with respect to the aerial target;
  • - Automatic flight guidance of the defense drone based on the initial target information and the approach parameter information;
  • - Determine whether a relative distance and/or movement state between the aerial target and the defense drone satisfies a handover condition;
  • - Performing flight guidance using on-board sensor information to damage and/or destroy the air target with a kinetic direct hit when the handover condition is met, and continuing automatic flight guidance using external sensor information as long as the handover condition is not met.

Das Fortsetzen der automatischen Flugführung mittels externer Sensorinformationen kann insbesondere ein erneutes Empfangen von Zielinformationen umfassen, die von externen Sensoren (beispielsweise Sensoren einer Bodeneinheit, die kommunikativ mit der Abwehrdrohne verbunden ist) erfasst wurden.Continuing automatic flight guidance using external sensor information may, in particular, comprise re-receiving target information acquired by external sensors (for example, sensors of a ground unit communicatively connected to the defense drone).

Ein Gedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit, die Abwehrdrohne in das Luftziel direkt hinein fliegen zu lassen, um so eine kinetische Zerstörung des Luftziels oder Bauteilen davon hervorzurufen.One idea of the method according to the invention is therefore to let the defense drone fly directly into the aerial target in order to cause kinetic destruction of the aerial target or components thereof.

Eine sichere Bekämpfung ergibt sich gemäß dem beschriebenen Verfahren dadurch, dass die Abwehrdrohne nach dem Empfangen der Zielinformationen, insbesondere von einem externen Sensorverbund, die Ziele in der Endphasenlenkung mit bordeigenen Sensoren (d.h. an der Abwehrdrohne befindliche Sensoren) anvisieren kann und durch einen kinetischen Direkttreffer flugunfähig machen kann. Dies hat zumal den Vorteil, dass keine zusätzliche Nutzlast in Form eines Effektors entsteht und die Abwehrdrohne ein geringes Eigengewicht aufweist und damit eine hohe Geschwindigkeit und Agilität erreicht, um die Ziele schnell bekämpfen zu können.According to the described method, reliable engagement is achieved by the defense drone, after receiving target information, particularly from an external sensor network, being able to target the targets in the final guidance phase using on-board sensors (i.e., sensors located on the defense drone) and disabling them with a direct kinetic hit. This has the advantage that no additional payload in the form of an effector is required, and the defense drone has a low deadweight, thus achieving high speed and agility for rapid engagement of the targets.

Durch den autonomen Anflug der Abwehrdrohne können auch Bedrohungen in größeren Entfernungen bekämpft werden. Indem das Verfahren auf einer Beschädigung durch einen kinetischen Direkttreffer anstatt durch weitere Mittel (Abfangnetz, Effektoren, Wasser, Schaum) beruht, kann es von einer Abfangdrohne ausgeführt werden, die ein geringes Eigenwicht besitzt und somit sehr agil ist.The autonomous approach of the defense drone also allows threats to be engaged at greater distances. Because the method relies on damage caused by a direct kinetic hit rather than additional means (interceptor nets, effectors, water, foam), it can be carried out by an interceptor drone that has a low deadweight and is therefore highly agile.

Unter dem Begriff „Abwehrdrohne“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung ein unbemanntes Luftfahrzeug verstanden werden, welches eigenständig anhand von übermittelten Daten Bedrohungen in der Luft bekämpft. Insbesondere kann die Abwehrdrohne ein Multicopter sein, z.B. ein Quadrokopter.For the purposes of the present invention, the term "defensive drone" refers to an unmanned aerial vehicle that independently combats threats in the air based on transmitted data. In particular, the defensive drone can be a multicopter, e.g., a quadrocopter.

Unter dem Begriff „kleine und mittlere Drohne“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Drohne mit einem Gewicht von mindestens 0.1 kg und maximal 25 kg verstanden werden, welche insbesondere entweder ferngesteuert oder eigenständig anhand von gespeicherten Positionen, wie z.B. GPS-Koordinaten navigieren kann.The term “small and medium-sized drone” in the sense of the present invention can be understood in particular as a drone with a weight of at least 0.1 kg and a maximum of 25 kg, which can navigate in particular either remotely or independently using stored positions, such as GPS coordinates.

Unter dem Begriff „Abwehr“ und „Bekämpfung“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass deklarierte Bedrohungen in der Luft daran gehindert werden, ihr Ziel zu erreichen, indem sie durch Beschädigung relevanter Komponenten, wie z.B. der Rotoren, flugunfähig gemacht werden.The terms “defense” and “fight” in the sense of the present invention can be understood as The aim is to prevent declared airborne threats from reaching their target by disabling them through damage to relevant components, such as the rotors.

Unter einem „bordeigenen“ System, Sensor, etc. kann eine entsprechende Komponente der Abwehrdrohne verstanden werden, wohingegen sich der Begriff „extern“ auf eine Komponente außerhalb der Abwehrdrohne bezieht, beispielsweise auf ein boden- oder luftgestütztes Detektionssystem.An “on-board” system, sensor, etc. can be understood as a corresponding component of the defense drone, whereas the term “external” refers to a component outside the defense drone, for example a ground- or air-based detection system.

Ausführungsformen des Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.Embodiments of the method are specified in the corresponding subclaims.

Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Ausführung in einem System, das vorzugsweise mehrere Abwehrdrohnen, einen externen Sensorverbund, eine Sendeeinheit und mindestens ein Führungs- und Waffeneinsatzsystem (FüWes) aufweist. Dabei können Ziele initial von dem externen Sensorverbund detektiert und über das FüWes klassifiziert werden, um anschließend Zielinformationen über eine Sendeeinheit an die jeweiligen Abwehrdrohnen zu senden.The method is particularly suitable for implementation in a system that preferably comprises multiple defense drones, an external sensor network, a transmitter unit, and at least one command and weapon deployment system (CMS). Targets can be initially detected by the external sensor network and classified by the CMS, and target information can then be transmitted to the respective defense drones via a transmitter unit.

Dabei können die Abwehrdrohnen in einem (passiven) Bereitschaftsmodus um ein Schutzgebiet angeordnet sein, wobei sich die Abwehrdrohnen vorerst auf eigenen Startplattformen befinden, von denen sie eigenständig starten können. Auf diesen Plattformen kann der jeweilige Copter von der Umwelt geschützt, und durchgängig mit Ladestrom versorgt werden, sodass dieser mindestens einige Tage wartungsfrei einsatzbereit ist. Die Abwehrdrohnen können dabei ständig in einem passiven Einsatzbereitschaftsstatus gehalten werden, indem deren Avionik laufend überprüft und die Verbindung zu dem FüWEs aufrecht gehalten wird, sodass eine frühzeitige Bekämpfung erzielt werden kann.The defense drones can be positioned in a (passive) standby mode around a protected area, initially on their own launch platforms from which they can take off independently. On these platforms, the respective drones can be protected from the environment and continuously supplied with charging power, ensuring they are ready for use for at least several days without maintenance. The defense drones can be kept in a passive operational readiness status by continuously checking their avionics and maintaining contact with the command and control system, enabling early engagement.

Der externe Sensorverbund kann mindestens ein Detektionssystem aufweisen, z.B. ein Radar, mit einer Schnittstelle zu einem FüWes. Nach einer erfolgreichen Detektion können Zielinformationen an das FüWes übergeben werden, um dort anschließend Ziele zu deklarieren. Dies kann durch einen menschlichen Operator oder autonom erfolgen. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass mehrere Ziele gleichzeitig in größeren Entfernungen detektiert und klassifiziert werden können, um eine schnelle Bekämpfung einzuleiten.The external sensor network can include at least one detection system, e.g., a radar, with an interface to a command and control center. After a successful detection, target information can be transferred to the command and control center for subsequent target declaration. This can be done by a human operator or autonomously. This offers the advantage that multiple targets can be detected and classified simultaneously at greater distances, allowing for rapid engagement.

Das Verfahren ist daher besonders zum Schutz von Objekten und/oder Zonen, wie z.B. Landebahnen an Flughäfen, geeignet. Die Drohnen können dabei zunächst startbereit in einem Bereitschaftsmodus, zum Beispiel an dem Randbereich einer Schutzzone, angeordnet sein, sodass die nächstpositionierte Abwehrdrohne nach einer erfolgreichen Detektion durch den externen Sensorverbund ausreichend Zeit hat, mögliche Bedrohungen zu erreichen. Beispielsweise können bereits zwei Drohnen eine Landebahn mit Länge 2000 und Breite 500 Meter schützen. Vorzugsweise können mehrere Abwehrdrohnen einem Ziel zugewiesen werden, um die Trefferwahrscheinlichkeiten zu erhöhen.The method is therefore particularly suitable for protecting objects and/or zones, such as airport runways. The drones can initially be positioned in a standby mode, for example, at the edge of a protection zone, so that the nearest defense drone has sufficient time to reach potential threats after successful detection by the external sensor network. For example, just two drones can protect a runway 2,000 meters long and 500 meters wide. Preferably, multiple defense drones can be assigned to a target to increase the probability of hitting the target.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Abwehrdrohne zum Abwehren und/oder Zerstören von unbemannten Luftzielen, insbesondere von kleineren und mittleren unbemannten Fluggeräten. Dabei ist die Abwehrdrohne dazu ausgebildet, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.The object is further achieved by a defense drone for defending against and/or destroying unmanned aerial targets, in particular small and medium-sized unmanned aircraft. The defense drone is designed to carry out the method described above.

Ausführungsformen der Abwehrdrohne ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.Embodiments of the defense drone result from the respective subclaims.

Insbesondere kann die Abwehrdrohne einen monolithischen leichten Rahmen aufweisen, z.B aus Carbon, der einen Kompromiss zwischen Wendigkeit und genügend Bauraum bzw. Nutzlast für Sensorik bietet.In particular, the defense drone can have a monolithic lightweight frame, e.g. made of carbon, which offers a compromise between maneuverability and sufficient installation space or payload for sensors.

Die Abwehrdrohne kann ein Auftriebselement aufweisen, das mindestens zwei Rotoren, bevorzugt vier Rotoren aufweist, deren Motor mit einem Electronic Speed Controller (ESC) angesteuert wird.The defense drone may have a lift element that has at least two rotors, preferably four rotors, whose motor is controlled by an Electronic Speed Controller (ESC).

Die Abwehrdrohne kann eine Flugsteuerungseinheit aufweisen, die beispielsweise mit einem Pixhawk 4 Mini realisiert wird, der mittels MAVLink Protokolle eine Kommunikation zwischen der Abwehrdrohne und einer externen Sendestation realisiert, wobei die externe Sendestation lediglich Zielinformationen, wie z.B. Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung des Zieles an die Abwehrdrohnen übermittelt. Diese Daten können anschließend On-Board mittels einer Verarbeitungseinheit verarbeitet werden, um eigenständig eine optimale Anflugs-Trajektorie zu berechnen und einzuleiten. Die Zielführungsinformationen können durch einen zusätzlichen Mikrocontroller ausgelagert werden.The defense drone can have a flight control unit, implemented, for example, with a Pixhawk 4 Mini, which uses MAVLink protocols to communicate between the defense drone and an external transmitter station. The external transmitter station only transmits target information, such as the target's position, speed, and orientation, to the defense drone. This data can then be processed on-board by a processing unit to independently calculate and initiate an optimal approach trajectory. The target guidance information can be outsourced to an additional microcontroller.

Dies hat den Vorteil, dass kurze Signalaussetzer der Sendestation nicht zu einer Fluginstabilität führen, da weitere Befehle an den Flugregler gesendet werden können. Die Abwehrdrohnen können dabei dazu ausgebildet sein, Systemstatusinformationen an die externe Sendestation zu senden, sodass die Fluglage und Position der Abwehrdrohne überwacht werden kann.This has the advantage that brief signal interruptions from the transmitter station do not lead to flight instability, as additional commands can be sent to the flight controller. The defense drones can be configured to transmit system status information to the external transmitter station, allowing the flight attitude and position of the defense drone to be monitored.

Zudem kann die Abwehrdrohne ein oder mehrere Magnetometer aufweisen, die eine (gegenseitige) Validierung ihrer Orientierungsdaten ausführen können. Bevorzugt wird einer der Magnetometer zusammen mit einem GPS-Modul an der Oberseite der Abwehrdrohne angebracht, um einen geringen magnetischen Einfluss der Leistungselektronik zu beaufschlagen und eine optimale Empfangsleistung der GPS-Antenne zu gewährleisten.In addition, the defense drone can have one or more magnetometers that can perform (mutual) validation of its orientation data. Preferably, one of the magnetometers is mounted on top of the drone together with a GPS module. attached to the defense drone to minimize the magnetic influence on the power electronics and ensure optimal reception performance of the GPS antenna.

Die Abwehrdrohne kann ferner über mindestens einen elektro-optischen Sensor, z.B im sichtbaren Licht und/oder im IR-Bereich, und/oder ein weiteres Detektionssystem verfügen. Dabei können die Sensoren über einen Gimbal mit mindestens zwei Achsen an der Vorderseite der Drohne befestigt werden. Die elektro-optischen Sensoren sind dabei vorzugsweise parallel oder spitzwinklig zu den Propellerachsen ausgerichtet und über die entsprechenden Gelenke schwenkbar, sodass die Kamera nach oben zum Himmel gerichtet ist, um die Zieldrohne während des Anflugs in einem optimalen Bildausschnitt gegenüber dem Hintergrund zu halten, um eine maximale Erkennungswahrscheinlichkeit zu gewährleisten.The defense drone can also be equipped with at least one electro-optical sensor, e.g., in the visible light and/or IR range, and/or another detection system. The sensors can be attached to the front of the drone via a gimbal with at least two axes. The electro-optical sensors are preferably aligned parallel or at an acute angle to the propeller axes and can be pivoted via the corresponding joints so that the camera is pointed upwards toward the sky, keeping the target drone in an optimal image section against the background during the approach, ensuring maximum detection probability.

Vorzugsweise weist die Abwehrdrohne mehrere elekro-optische Sensoren und/oder zusätzliche Detektionseinheiten auf, z.B. ein Lidar, um mittels einer Sensordatenfusion die Detektionswahrscheinlichkeit und Fehlalarmrate zu verbessern. Die Sensoren können insbesondere der Endphasenlenkung der Drohne dienen, um einen Kollisionskurs einzuleiten.Preferably, the defense drone has multiple electro-optical sensors and/or additional detection units, e.g., a lidar, to improve the detection probability and false alarm rate through sensor data fusion. The sensors can, in particular, be used for final-phase guidance of the drone to initiate a collision course.

Die Abwehrdrohne kann dazu ausgebildet sein, die Endphasenlenkung einzuleiten, sobald vordefinierte Übergabebedingungen erfüllt sind, die sowohl die Detektionsreichweite der elekro-optischen Einheiten abbilden als auch die relative Ausrichtung der Abwehrdrohne zu dem Luftziel.The defense drone can be designed to initiate the final phase guidance as soon as predefined handover conditions are met, which reflect both the detection range of the electro-optical units and the relative orientation of the defense drone to the aerial target.

Insbesondere können die Übergabebedingungen ein Ausrichtungskriterium angeben, um eine möglichst parallele Überlagerung der Geschwindigkeitsvektoren des Luftziels und der Abwehrdrohne garantieren, sodass das Luftziel im Sichtfeld gehalten wird. Die Detektionsreichweite kann anhand von Schwellwertabgleichungen bestimmt werden, die sowohl die Sichtverhältnisse als auch den Clutter Level des Hintergrundes miteinbeziehen können. Dabei können die bordeigenen Sensoren bei einer erfolgreichen Detektion Azimuth- und Neigungswinkel an die Flugführung übergeben, um einen Kollisionskurs einzuleiten. Bei einer nicht erfolgreichen Detektion kann die Abwehrdrohne dazu ausgebildet sein, die letzten berechneten Flugparameterinformationen anzusteuern und beim Erreichen eines vorgegebenen Schwellwertes erneut externe Zielinformationen zu empfangen.In particular, the handover conditions can specify an alignment criterion to ensure the most parallel superposition possible of the velocity vectors of the aerial target and the defense drone, so that the aerial target is kept in the field of view. The detection range can be determined using threshold adjustments that can take into account both the visibility conditions and the background clutter level. In the event of a successful detection, the on-board sensors can transfer the azimuth and inclination angles to the flight control system to initiate a collision course. In the event of an unsuccessful detection, the defense drone can be configured to use the last calculated flight parameter information and receive external target information again when a specified threshold is reached.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zum Abwehren und/oder Zerstören von unbemannten Luftzielen, insbesondere nach dem Verfahren wie vorstehend beschrieben. Dabei weist das System das folgende auf:

  • - eine oder mehrere Abwehrdrohnen wie vorstehend beschrieben;
  • - einen externen Sensorverbund;
  • - eine Sendeeinheit; und
  • - mindestens ein Führungs- und Waffeneinsatzsystem.
The object is further achieved by a system for defending against and/or destroying unmanned aerial targets, in particular according to the method described above. The system comprises the following:
  • - one or more defence drones as described above;
  • - an external sensor network;
  • - a transmitting unit; and
  • - at least one command and weapon deployment system.

Dabei ist der externe Sensorverbund dazu ausgebildet, ein Luftziel zu detektieren. Das Führungs- und Waffeneinsatzsystem ist dazu ausgebildet, das Luftziel zu klassifizieren und Zielinformationen über die Sendeeinheit an eine jeweilige Abwehrdrohne zu senden.The external sensor network is designed to detect an aerial target. The command and weapon deployment system is designed to classify the aerial target and transmit target information to a respective defense drone via the transmitter unit.

Insbesondere kann das FüWes dazu ausgebildet sein, unter mehreren Abwehrdrohnen eine geeignete Abwehrdrohne nach einem oder mehreren Kriterien (z.B. Distanz zum Luftziel, Ladezustand, und/oder weiteren Eigenschaften) auszuwählen und den entsprechenden Befehl an die ausgewählte Abwehrdrohne zu senden.In particular, the command and control unit can be designed to select a suitable defense drone from among several defense drones according to one or more criteria (e.g. distance to the aerial target, charge status, and/or other characteristics) and to send the corresponding command to the selected defense drone.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Merkmale und die damit jeweils erzielbaren Vorteile, die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurden, auf die erfindungsgemäßen Drohne und das System anwendbar bzw. übertragbar sind und umgekehrt. Konkret sind die Komponenten der Vorrichtungen im Kontext der vorliegenden Beschreibung der Erfindung dazu ausgebildet, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte durchzuführen. Ebenso sind die Funktionen der oben beschriebenen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtungen als Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbar.At this point, it should be noted that the features and the advantages achievable thereby, which were described with reference to the method according to the invention, are applicable or transferable to the drone and system according to the invention, and vice versa. Specifically, in the context of the present description of the invention, the components of the devices are designed to perform the method steps according to the invention. Likewise, the functions of the above-described components of the devices according to the invention can be applied as method steps of the method according to the invention.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the attached schematic figures.

Dabei zeigen

  • 1 einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Ausführungsbeispiels;
  • 2 einen Informationsfluss in dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 3 eine erfindungsgemäße Drohne gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Show
  • 1 a sequence of the method according to the invention using an exemplary embodiment;
  • 2 an information flow in the method according to the invention according to an embodiment; and
  • 3 a drone according to the invention according to an embodiment.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche bzw. gleich wirkende Teile verwendet.In the figures, the same reference symbols are used for the same or similarly functioning parts.

Anhand von 1 kann der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abwehren und/oder Zerstören des Luftziels 2 mittels der Abwehrdrohne 5 erläutert werden.Based on 1 the sequence of the method according to the invention for defending against and/or destroying the air target 2 by means of the defense drone 5 can be explained.

Zunächst werden mittels eines Sensorverbundes, der die Detektionseinheit 1 aufweist, die aktuelle Position, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Luftziels 2 erfasst. Anhand der initialen Zielinformationen wird das Luftziel 2 mittels des Führungs- und Waffeneinsatzsystems 3 als abzuwehrendes Ziel deklariert. Die initialen Zielinformationen werden über die Sendeeinheit 4 an die Abwehrdrohne 5 übermittelt.First, the current position, speed, and direction of movement of the aerial target 2 are detected using a sensor network including the detection unit 1. Based on the initial target information, the aerial target 2 is declared as a target to be defended by the command and weapon deployment system 3. The initial target information is transmitted to the defense drone 5 via the transmitter unit 4.

Im Folgenden berechnet die Abwehrdrohne 5 eigenständig Anflugparameterinformationen unter Verwendung der initialen Zielinformationen. Die Anflugparameterinformationen geben mindestens einen Abfangkurs 6a, 6b an. Insbesondere können mehrere mögliche Abfangkurse 6a, 6b berechnet werden und ein optimaler Abfangkurs, beispielsweise hinsichtlich Distanz zum Luftziel 2, Trefferwahrscheinlichkeit, etc. ausgewählt werden. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel stellt der Abfangkurs 6a den optimalen Abfangkurs dar.Subsequently, the defense drone 5 independently calculates approach parameter information using the initial target information. The approach parameter information specifies at least one intercept course 6a, 6b. In particular, several possible intercept courses 6a, 6b can be calculated, and an optimal intercept course can be selected, for example, with regard to distance to the aerial target 2, hit probability, etc. According to the illustrated embodiment, the intercept course 6a represents the optimal intercept course.

Im Folgenden führt die Abwehrdrohne 5 eine automatische Flugführung gemäß dem Abfangkurs 6a aus, um sich so dem Luftziel 2 vollständig autonom anzunähern. Dabei wird kontinuierlich bestimmt, ob der relative Abstand zwischen der Abwehrdrohne 5 und dem Luftziel 2, die relative Ausrichtung der Abwehrdrohne 5 und dem Luftziel 2, sowie ggf. weitere Parameter wie eine Detektionsreichweite der Abwehrdrohne 5 vorgegebene Übergabebedingungen erfüllt. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Übergabebedingungen mit Erreichen der Position 7 durch die Abwehrdrohne 5 erfüllt.Subsequently, the defense drone 5 executes automatic flight guidance according to the intercept course 6a in order to approach the aerial target 2 completely autonomously. In doing so, it is continuously determined whether the relative distance between the defense drone 5 and the aerial target 2, the relative orientation of the defense drone 5 and the aerial target 2, and possibly other parameters such as the detection range of the defense drone 5, meet specified handover conditions. According to the illustrated embodiment, the handover conditions are met when the defense drone 5 reaches position 7.

Sobald die Übergabebedingungen erfüllt sind, findet eine Endphasenlenkung statt (vgl. Bereich 8 in 1). Hierbei führt die Abwehrdrohne 5 eine automatische Flugführung anhand von bordeigenen Sensoren aus, um die Abwehrdrohne 5 auf Kollisionskurs mit dem Luftziel 2 zu bringen.As soon as the handover conditions are met, a final phase control takes place (see area 8 in 1 ). Defense drone 5 performs automatic flight guidance using on-board sensors to bring defense drone 5 onto a collision course with aerial target 2.

In dem Fall, dass die Übergabebedingungen nicht erfüllt sind, führt die Abwehrdrohne die automatische Flugführung mittels von dem Sensorverbund 1 bereitgestellten Zielinformationen fort. Zu diesem Zweck können insbesondere kontinuierlich bzw. in regelmäßigen Zeitintervallen Zielinformationen über die Sendeeinheit 4 an die Abwehrdrohne 5 gesendet werden.If the handover conditions are not met, the defense drone continues automatic flight guidance using target information provided by the sensor network 1. For this purpose, target information can be transmitted to the defense drone 5 via the transmission unit 4, in particular continuously or at regular intervals.

In 2 wird der Informationsfluss gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer weiteren Ausführungsform (teilweise) dargestellt. Die Zielinformationen werden jeweils von der externen Detektionseinheit 1 und dem Führungs- und Waffeneinsatzsystem 3 verarbeitet und über eine Sendeeinheit 4 an die Abwehrdrohne übermittelt (Schritt S1). Die Verarbeitungseinheit 14 der Abwehrdrohne berechnet basierend auf den Zielinformationen optimale Anflugparameter und übermittelt (Schritt S2) diese Informationen an die Flugsteuerungseinheit 15, die kontinuierliche Lageinformationen an die externe Sendestation und an die Verarbeitungseinheit sendet (Schritte S3, S4). Die bordeigenen Sensoren, die mindestens einen bildgebenden Sensors 16 aufweisen, und/oder zusätzliche Detektionssysteme, übermitteln in der Endphasenlenkung Zielinformationen, die mittels Sensordatenfusion in der Verarbeitungseinheit 14 einen optimalen Kollisionskurs angeben.In 2 The information flow according to the method according to the invention is (partially) shown in a further embodiment. The target information is processed by the external detection unit 1 and the command and weapon deployment system 3 and transmitted to the defense drone via a transmission unit 4 (step S1). The processing unit 14 of the defense drone calculates optimal approach parameters based on the target information and transmits this information (step S2) to the flight control unit 15, which continuously transmits position information to the external transmission station and to the processing unit (steps S3, S4). The on-board sensors, which have at least one imaging sensor 16, and/or additional detection systems, transmit target information in the final guidance phase, which indicates an optimal collision course by means of sensor data fusion in the processing unit 14.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Abwehrdrohne gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Abwehrdrohne ist dabei als Effektor selbst ausgelegt und weist einen monolithischen Rahmen 11, vorzugsweise mit geringem Gewicht, mit einem Rahmen 13 und mit einer Auftriebseinheit 12 mit vier Rotoren aufweist. 3 shows a defense drone according to the invention according to one exemplary embodiment. The defense drone is designed as an effector itself and has a monolithic frame 11, preferably of low weight, with a frame 13 and a lift unit 12 with four rotors.

Die Abwehrdrohne weist ferner eine Empfangs- und Sendeinheit 17 zum Empfangen von externen Zielinformationen und eine Verarbeitungseinheit 14 zum Berechnen von Anflugsparameterinformationen basierend auf den Zielinformationen.The defense drone further comprises a receiving and transmitting unit 17 for receiving external target information and a processing unit 14 for calculating approach parameter information based on the target information.

Darüber hinaus weist die Abwehrdrohne eine Flugsteuerungseinheit 15 auf, die dazu ausgebildet ist, über eine elektrische Geschwindigkeitsregelung die Motoren der Auftriebseinheit 12 anzusteuern.In addition, the defense drone has a flight control unit 15 which is designed to control the motors of the lift unit 12 via an electrical speed control.

Ferner weist die Abwehrdrohne mindestens einen Lagesensor 18 auf, der oberhalb der Abwehrdrohne angebracht ist und dazu ausgebildet ist, Lageinformationen der Abwehrdrohne zu ermitteln und über die Empfangs- und Sendeeinheit 17 an eine externe Sendestation zu übermitteln. Zusätzlich weist die Abwehrdrohne einen bordeigenen elektro-optischen Sensor 16 auf, der vorzugsweise parallel oder spitzwinklig zu den Propellerachsen ausgerichtet und über entsprechenden Gelenke schwenkbar ist, sodass die Kamera des elektro-optischen Sensors 16 nach oben gerichtet ist.Furthermore, the defense drone has at least one position sensor 18, which is mounted above the defense drone and is designed to determine position information of the defense drone and transmit it to an external transmitting station via the receiving and transmitting unit 17. In addition, the defense drone has an on-board electro-optical sensor 16, which is preferably aligned parallel or at an acute angle to the propeller axes and can be pivoted via corresponding joints so that the camera of the electro-optical sensor 16 is directed upwards.

Vorzugsweise weist die Abwehrdrohne mehrere elekro-optische Sensoren 16 auf, oder weitere Detektionseinheiten zusätzlich zu den elektro-optischen Sensoren 16, beispielsweise ein Lidar, um mittels einer Sensordatenfusion die Detektionswahrscheinlichkeit und Fehlalarmrate zu verbessern.Preferably, the defense drone has a plurality of electro-optical sensors 16, or further detection units in addition to the electro-optical sensors 16, for example a lidar, in order to improve the detection probability and false alarm rate by means of sensor data fusion.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile jeweils für sich - auch ohne im jeweiligen Zusammenhang zusätzlich beschriebene Merkmale, selbst wenn diese nicht explizit als optionale Merkmale im jeweiligen Zusammenhang individuell kenntlich gemacht worden sind, z. B. durch Verwendung von: insbesondere, vorzugsweise, beispielsweise, z. B., ggf. , runden Klammern, etc. - und in Kombination oder jeglicher Unterkombination als eigenständige Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung, wie sie insbesondere in der Beschreibungseinleitung sowie den Ansprüchen definiert ist, anzusehen sind. Abweichungen hiervon sind möglich. Konkret sei darauf hingewiesen, dass das Wort insbesondere oder runde Klammern keine im jeweiligen Kontext zwingende Merkmale kennzeichnen.At this point it should be noted that all parts described above are individually - even without additional The features described, even if they have not been explicitly identified as optional features in the respective context, e.g. by using: in particular, preferably, for example, e.g., if necessary, round brackets, etc. - and in combination or any sub-combination are to be regarded as independent embodiments or further developments of the invention, as defined in particular in the introduction to the description and the claims. Deviations from this are possible. Specifically, it should be noted that the word in particular or round brackets do not identify features that are mandatory in the respective context.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
(externe) Detektionseinheit(external) detection unit
22
LuftzielAir target
33
Führungs- und WaffeneinsatzsystemCommand and weapon deployment system
44
SendeeinheitTransmitter unit
55
AbwehrdrohneDefense drone
6a, 6b6a, 6b
AbfangkursIntercept course
77
Positionposition
88
Bereich der EndphasenlenkungEnd-phase steering area
1111
RahmenFrame
1212
Auftriebseinheitbuoyancy unit
1313
GehäuseHousing
1414
Verarbeitungseinheitprocessing unit
1515
FlugsteuerungseinheitFlight control unit
1616
elektro-optischer Sensorelectro-optical sensor
1717
Empfangs- und SendeeinheitReceiving and transmitting unit
1818
LagesensorPosition sensor
S1S1
Übermitteln von ZielinformationenTransmitting target information
S2S2
Übermitteln von AnflugparameternTransmitting approach parameters
S3S3
Übermitteln von Lageinformationen an VerarbeitungseinheitTransmitting location information to processing unit
S4S4
Übermitteln von Lageinformationen an externe SendestationTransmitting location information to external transmitting station

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents submitted by the applicant was generated automatically and is included solely for the convenience of the reader. This list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • KR 102001181B1 [0005]KR 102001181B1 [0005]
  • DE 10 2015 008 256 A1 [0005]DE 10 2015 008 256 A1 [0005]
  • DE 10 2016 211 371 A1 [0006]DE 10 2016 211 371 A1 [0006]
  • EP 3 139 125 B1 [0007]EP 3 139 125 B1 [0007]
  • DE 10 2015 008 255 A1 [0008]DE 10 2015 008 255 A1 [0008]
  • DE 10 2015 008 296 A1 [0009]DE 10 2015 008 296 A1 [0009]
  • DE 10 2017 109 874 A1 [0010]DE 10 2017 109 874 A1 [0010]
  • EP 3 722 736 A1 [0011]EP 3 722 736 A1 [0011]

Claims (15)

Verfahren zum Abwehren und/oder Zerstören von unbemannten Luftzielen (2), insbesondere von kleineren und mittleren unbemannten Fluggeräten, durch mindestens eine Abwehrdrohne (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Empfangen von initialen Zielinformationen, die mindestens eines von einer Position im Raum, einer Geschwindigkeit und einer Bewegungsrichtung des Luftziels (2) enthalten; - Erzeugen von Anflugparameterinformationen unter Verwendung der initialen Zielinformationen, wobei die Anflugparameterinformationen einen Abfangkurs der Abwehrdrohne (5) bezüglich des Luftziels (2) angeben; - Automatische Flugführung der Abwehrdrohne (5) anhand der initialen Zielinformationen und der Anflugparameterinformationen; - Bestimmen, ob ein relativer Abstand und/oder Bewegungszustand zwischen dem Luftziel (2) und der Abwehrdrohne eine Übergabebedingung erfüllt; - Durchführen einer Flugführung mittels bordeigener Sensorinformationen, um das Luftziel (2) mit einem kinetischen Direkttreffer zu beschädigen und/oder zu zerstören, wenn die Übergabebedingung erfüllt ist, und Fortsetzen der automatischen Flugführung mittels externer Sensorinformationen, solange die Übergabebedingung nicht erfüllt ist.Method for defending against and/or destroying unmanned aerial targets (2), in particular small and medium-sized unmanned aircraft, by at least one defensive drone (5), characterized in that the method comprises the following steps: - receiving initial target information containing at least one of a position in space, a speed and a direction of movement of the aerial target (2); - generating approach parameter information using the initial target information, wherein the approach parameter information indicates an interception course of the defensive drone (5) with respect to the aerial target (2); - automatically guiding the flight of the defensive drone (5) based on the initial target information and the approach parameter information; - determining whether a relative distance and/or state of movement between the aerial target (2) and the defensive drone satisfies a handover condition; - Carrying out flight guidance using on-board sensor information to damage and/or destroy the aerial target (2) with a kinetic direct hit when the handover condition is met, and continuing automatic flight guidance using external sensor information as long as the handover condition is not met. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die initialen Zielinformationen von einem externen Sensorverbund bereitgestellt werden, der mindestens ein bodengestütztes und/oder luftgestütztes Detektionssystem (1) aufweist.Procedure according to Claim 1 , wherein the initial target information is provided by an external sensor network comprising at least one ground-based and/or airborne detection system (1). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, wobei das Detektionssystem (1) mindestens eine Schnittstelle zu einem Führungs- und Waffeneinsatzsystem (3) aufweist.Method according to one of the preceding claims, in particular Claim 2 , wherein the detection system (1) has at least one interface to a command and weapon deployment system (3). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, wobei das Führungs- und Waffeneinsatzsystem (3) mindestens eine Schnittstelle zu mindestens einem Detektionssystem (1) und mindestens einer Abwehrdrohne (5) aufweist, wobei die Abwehrdrohne (5) in einem passiven Bereitschaftsmodus ist.Method according to one of the preceding claims, in particular Claim 3 , wherein the command and weapon deployment system (3) has at least one interface to at least one detection system (1) and at least one defense drone (5), wherein the defense drone (5) is in a passive standby mode. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, wobei das Führungs- und Waffeneinsatzsystem (3) Zielinformationen des Detektionssystems (1) verwendet, um ein Luftfahrzeug als Luftziel (2) zu deklarieren, diese Informationen an mindestens eine Abwehrdrohne (5) mittels einer Sendeeinheit (4) übermittelt, wobei ein bordeigenes Flugführungssystem die Abwehrdrohne (5) automatisch so steuert, dass sie sich dem Luftziel (2) über einen Flugpfad (6a, 6b) annähert, der auf Grundlage der extern bereitgestellten Zielinformationen berechnet wurde.Method according to one of the preceding claims, in particular Claim 4 , wherein the command and weapon deployment system (3) uses target information from the detection system (1) to declare an aircraft as an aerial target (2), transmits this information to at least one defense drone (5) by means of a transmitting unit (4), wherein an on-board flight guidance system automatically controls the defense drone (5) so that it approaches the aerial target (2) via a flight path (6a, 6b) which was calculated on the basis of the externally provided target information. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: - Automatisches Bestimmen durch die Abwehrdrohne (5), ob ein relativer Abstand und ein relativer Bewegungszustand zwischen dem Luftziel (2) und der Abwehrdrohne (5) jeweils geringer oder gleich vordefinierten Schwellwerten ist, auf Grundlage der Zielinformationen des Führungs- und Waffeneinsatzsystems (3) und von Positions- und Lageinformationen, die mit dem bordeigenen Flugführungssystem erfasst wurden, wobei sich der Schwellwert des relativen Abstands insbesondere aus einer optimalen Detektionsreichweite einer bordeigenen elektro-optischen (16) Vorrichtung ergibt, und der relative Bewegungszustand der Abwehrdrohne (5) relativ zu dem Luftziel (2) insbesondere durch die Ausrichtung der Abwehrdrohne im Raum bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, in particular Claim 5 , wherein the method further comprises the following step: - Automatic determination by the defense drone (5) as to whether a relative distance and a relative state of movement between the aerial target (2) and the defense drone (5) is less than or equal to predefined threshold values, on the basis of the target information of the command and weapon deployment system (3) and position and attitude information acquired by the on-board flight guidance system, wherein the threshold value of the relative distance results in particular from an optimal detection range of an on-board electro-optical (16) device, and the relative state of movement of the defense drone (5) relative to the aerial target (2) is determined in particular by the orientation of the defense drone in space. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, wobei, wenn der relative Abstand und/oder der relative Bewegungszustand der Abwehrdrohne (5) relativ zum Luftziel (2) den jeweiligen Schwellwert überschreitet, die Flugführung der Abwehrdrohne (5) mittels der externen Sensorinformationen fortgeführt wird, insbesondere, sodass sich die Abwehrdrohne (5) dem Luftziel (2) weiter gemäß den Zielinformationen und Flugparameterinformationen nähert und ausrichtet, und wobei, wenn die jeweiligen Schwellwerte nicht mehr überschritten werden, die Flugführung mit bordeigenen Flugführungsmitteln auf Basis von Messergebnisse der bordeigenen Sensoren erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in particular Claim 6 , wherein, if the relative distance and/or the relative state of movement of the defense drone (5) relative to the aerial target (2) exceeds the respective threshold value, the flight guidance of the defense drone (5) is continued by means of the external sensor information, in particular so that the defense drone (5) continues to approach and align with the aerial target (2) in accordance with the target information and flight parameter information, and wherein, if the respective threshold values are no longer exceeded, the flight guidance is carried out using on-board flight guidance means on the basis of measurement results from the on-board sensors. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, wobei die bordeigenen Sensoren mindestens einen elektro-optischen Sensor beinhalten, der, bei einer erfolgreichen Zieldetektion, Azimut und Neigungswinkel relativ zu dem Luftziel (2) an die Flugführungsmittel der Abwehrdrohne (5) übergibt, um diese auf Kollisionskurs zu bringen.Method according to one of the preceding claims, in particular Claim 7 , wherein the on-board sensors include at least one electro-optical sensor which, upon successful target detection, transmits the azimuth and angle of inclination relative to the aerial target (2) to the flight guidance means of the defense drone (5) in order to put it on a collision course. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, wobei bei einer nicht erfolgreichen Detektion die Abwehrdrohne (5) die Flugsteuerung mittels zuletzt berechneter Flugparameterinformationen bis zu einem vorgegebenen Schwellwert vornimmt und, bei Erreichen des Schwellenwertes, die Flugsteuerung der Abwehrdrohne (5) mittels der externen Sensorinformationen erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in particular Claim 8 , wherein in the event of unsuccessful detection, the defense drone (5) carries out flight control using the most recently calculated flight parameter information up to a predetermined threshold value and, when the threshold value is reached, the flight control of the defense drone (5) takes place using the external sensor information. Abwehrdrohne (5) zum Abwehren und/oder Zerstören von unbemannten Luftzielen (2), insbesondere von kleineren und mittleren unbemannten Fluggeräten, wobei die Abwehrdrohne (5) dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Defense drone (5) for defending against and/or destroying unmanned aerial targets (2), in particular small and medium-sized unmanned aircraft, wherein the defense drone (5) is designed to carry out the method according to one of the preceding claims. Abwehrdrohne (5) nach Anspruch 10, die ferner einen monolithischen Rahmen (11) mit einem Gehäuse (13) und einer am Rahmen befestigten Auftriebseinheit (12) aufweist, wobei der Rahmen (11) vorzugsweise eine Größe von weniger als 7 Zoll, insbesondere von weniger als 5 Zoll aufweist, wobei die Auftriebseinheit (12) vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere vier Rotoren aufweist.Defense drone (5) to Claim 10 , further comprising a monolithic frame (11) with a housing (13) and a buoyancy unit (12) attached to the frame, wherein the frame (11) preferably has a size of less than 7 inches, in particular less than 5 inches, wherein the buoyancy unit (12) preferably has at least two, in particular four rotors. Abwehrdrohne (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, die ferner einen mindestens einen elektro-optischen Sensor (16) aufweist, der insbesondere dazu ausgebildet ist, in einer Endphasenlenkung einen Kollisionskurs (6a, 6b) zu detektieren.Defense drone (5) after one of the Claims 10 until 11 which further comprises at least one electro-optical sensor (16) which is designed in particular to detect a collision course (6a, 6b) in a final phase steering. Abwehrdrohne (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, die mindestens zwei elektro-optische Sensoren (16) aufweist, die über einen Gimbal mit mindestens zwei Achsen an einer Vorderseite der Abwehrdrohne (5) befestigt sind, wobei diese vorzugsweise parallel oder spitzwinkelig zu Propellerachsen der Abwehrdrohne (5) ausgerichtet und über entsprechende Gelenke schwenkbar sind.Defense drone (5) after one of the Claims 10 until 12 which has at least two electro-optical sensors (16) which are fastened to a front side of the defense drone (5) via a gimbal with at least two axes, said sensors preferably being aligned parallel or at an acute angle to propeller axes of the defense drone (5) and being pivotable via corresponding joints. Abwehrdrohne (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, die ferner eine Sensoreinheit (18) zum Erfassen von Lageinformationen aufweist, wobei die Sensoreinheit (18) mindestens ein Magnetometer und/oder ein GPS-Modul aufweist und vorzugsweise an einer erhöhten Position über einer Oberseite der Abwehrdrohne (5) angeordnet ist.Defense drone (5) after one of the Claims 10 until 13 , which further comprises a sensor unit (18) for detecting position information, wherein the sensor unit (18) comprises at least one magnetometer and/or a GPS module and is preferably arranged at an elevated position above an upper side of the defense drone (5). System zum Abwehren und/oder Zerstören von unbemannten Luftzielen, insbesondere nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das System das Folgende aufweist: - eine oder mehrere Abwehrdrohnen (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 14; - einen externen Sensorverbund; - eine Sendeeinheit; und - mindestens ein Führungs- und Waffeneinsatzsystem, wobei der externe Sensorverbund dazu ausgebildet ist, ein Luftziel (2) zu detektieren, das Führungs- und Waffeneinsatzsystem dazu ausgebildet ist, das Luftziel (2) zu klassifizieren und Zielinformationen über die Sendeeinheit an eine jeweilige Abwehrdrohne (5) zu senden.System for the defense and/or destruction of unmanned aerial targets, in particular according to the method according to one of the Claims 1 until 9 , the system comprising: - one or more defense drones (5) according to one of the Claims 10 until 14 ; - an external sensor network; - a transmitting unit; and - at least one command and weapon deployment system, wherein the external sensor network is designed to detect an aerial target (2), the command and weapon deployment system is designed to classify the aerial target (2) and to transmit target information to a respective defense drone (5) via the transmitting unit.
DE102024101577.2A 2024-01-19 2024-01-19 Method, system and defense drone for defending against and/or destroying unmanned aerial targets Pending DE102024101577A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024101577.2A DE102024101577A1 (en) 2024-01-19 2024-01-19 Method, system and defense drone for defending against and/or destroying unmanned aerial targets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024101577.2A DE102024101577A1 (en) 2024-01-19 2024-01-19 Method, system and defense drone for defending against and/or destroying unmanned aerial targets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102024101577A1 true DE102024101577A1 (en) 2025-07-24

Family

ID=96262173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102024101577.2A Pending DE102024101577A1 (en) 2024-01-19 2024-01-19 Method, system and defense drone for defending against and/or destroying unmanned aerial targets

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102024101577A1 (en)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015008255A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Defense drone to intercept a small drone
DE102016211371A1 (en) * 2015-06-25 2016-12-29 Disco Corporation DEFENSE DEVICE FOR SMALL, UNEMATED AIRCRAFT
DE102015008296A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Defense drone to ward off small drones
DE102015008256A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Defense drone to ward off small drones
RO132093A2 (en) * 2016-02-16 2017-08-30 Constantin Cojocaru Process for catching "pirate" drones () using "hunter" drones provided with net-launcher for immobilization
DE102017109874A1 (en) * 2017-05-08 2018-11-08 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Defense system against light missiles, such as drones
EP3139125B1 (en) * 2015-09-03 2018-12-19 MBDA Deutschland GmbH Drone defence installation for repelling unknown drones
US20190063881A1 (en) * 2017-08-25 2019-02-28 Aurora Flight Sciences Corporation Aerial Vehicle Interception System
KR102001181B1 (en) * 2019-03-13 2019-07-17 유콘시스템 주식회사 A drone that shoots down unlicensed drones
EP3722736A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-14 Rheinmetall Air Defence AG Inventional system for defence of ram targets and / or uavs and method for defence of ram targets and / or uavs
US20200331605A1 (en) * 2016-10-13 2020-10-22 Dynetics, Inc. Interceptor Unmanned Aerial System
US20200363824A1 (en) * 2019-05-17 2020-11-19 Anduril Industries Inc. Counter drone system
DE102021110647A1 (en) * 2021-04-26 2022-10-27 Globe UAV GmbH Procedure, intercept drone and intercept system to defend against an unwanted foreign drone
CN117739746A (en) * 2023-12-25 2024-03-22 中国电子科技集团公司第二十九研究所 A kinetic energy interception system and method for anti-low and slow small drones

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016211371A1 (en) * 2015-06-25 2016-12-29 Disco Corporation DEFENSE DEVICE FOR SMALL, UNEMATED AIRCRAFT
DE102015008255A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Defense drone to intercept a small drone
DE102015008296A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Defense drone to ward off small drones
DE102015008256A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Defense drone to ward off small drones
EP3139125B1 (en) * 2015-09-03 2018-12-19 MBDA Deutschland GmbH Drone defence installation for repelling unknown drones
RO132093A2 (en) * 2016-02-16 2017-08-30 Constantin Cojocaru Process for catching "pirate" drones () using "hunter" drones provided with net-launcher for immobilization
US20200331605A1 (en) * 2016-10-13 2020-10-22 Dynetics, Inc. Interceptor Unmanned Aerial System
DE102017109874A1 (en) * 2017-05-08 2018-11-08 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Defense system against light missiles, such as drones
US20190063881A1 (en) * 2017-08-25 2019-02-28 Aurora Flight Sciences Corporation Aerial Vehicle Interception System
KR102001181B1 (en) * 2019-03-13 2019-07-17 유콘시스템 주식회사 A drone that shoots down unlicensed drones
EP3722736A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-14 Rheinmetall Air Defence AG Inventional system for defence of ram targets and / or uavs and method for defence of ram targets and / or uavs
DE102019109360A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 Rheinmetall Air Defence Ag Invention system for defense against RAM targets and / or UAVs as well as methods for defense against RAM targets and / or UAVs
US20200363824A1 (en) * 2019-05-17 2020-11-19 Anduril Industries Inc. Counter drone system
DE102021110647A1 (en) * 2021-04-26 2022-10-27 Globe UAV GmbH Procedure, intercept drone and intercept system to defend against an unwanted foreign drone
CN117739746A (en) * 2023-12-25 2024-03-22 中国电子科技集团公司第二十九研究所 A kinetic energy interception system and method for anti-low and slow small drones

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3306260B1 (en) Method and system for defence against aerial threats in the form of controllable unmanned small air vehicles
DE102015008296B4 (en) Defense drone to ward off small drones
WO2016045772A1 (en) Anti-unmanned aerial vehicle defense apparatus, protective device for fighting an unmanned aircraft, and method for operating a protective device
EP3372499A1 (en) Unmanned aerial vehicle, system and method for countering flying threats
DE102015008255B4 (en) Defense drone to ward off a small drone
EP1090263B1 (en) Method for remote controlled combat of near-surface and/or surface targets
DE102021110647A1 (en) Procedure, intercept drone and intercept system to defend against an unwanted foreign drone
EP2482025B1 (en) Method and device for defending against an attacking missile
WO2023135017A1 (en) Method, defence drone, and defence system for defence against a foreign drone
EP2405233B1 (en) Method for guiding a military missile
DE102015015938A1 (en) Autonomous, unmanned aerial vehicles to escort, escort and secure lulled vehicles such as fixed wing and rotorcraft
DE102024101577A1 (en) Method, system and defense drone for defending against and/or destroying unmanned aerial targets
EP3622242A1 (en) Protection system for protecting against light flying objects such as drones
EP3943874A1 (en) Effector for combating a target
DE2522927C2 (en) SYSTEM FOR REPLACEMENT, DISTRACTION AND DESTRUCTION OF ARMS
EP0992429A2 (en) Satellite based defence system and method for satellite based defence
DE102019135246B4 (en) Aircraft and method for intercepting a drone
EP3118567B1 (en) Method for protecting a vehicle against an attack by a laser beam
DE60121139T2 (en) DEVICE FOR PROTECTING A ZONE AGAINST ENEMY THREATENING
EP1674818B1 (en) Missile
DE3640427C2 (en)
CH712974A2 (en) Device for controlling an intercepting drone.
EP2526367A1 (en) Flying object and method for detecting a target
DE102020003043A1 (en) The airspace protection system against the objects in flight
EP4459218B1 (en) Reusable flying device for defending against single or multiple flying objects in a locally and/or temporally coordinated group

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication