Trägheitsnavigationssysteme (INS) für militärische Landfahrzeuge liefern kontinuierlich Daten zu Position, Geschwindigkeit, Lage und Kurs, unabhängig von externen Navigationssignalen. Diese Systeme unterstützen Kampfpanzer, Schützenpanzer, gepanzerte Mannschaftstransporter, selbstfahrende Artillerie sowie unbemannte Bodenfahrzeuge (UGV), die in Umgebungen ohne GNSS-Empfang und unter elektromagnetischen Störungen eingesetzt werden.
Auf dieser Seite werden führende fahrzeugintegrierte Trägheitsnavigationssysteme sowie fahrzeugmontierte Trägheitsnavigationssysteme vorgestellt, die für ausfallsichere PNT, Sensorfusion, autonome Mobilität und missionskritische Navigation ausgelegt sind.
Lesen Sie den Technologieübersicht
Fortschrittliche Trägheitsnavigationssysteme (INS) für zuverlässige Navigation in anspruchsvollen Einsatzumgebungen
Modernste Trägheitslösungen für hochpräzise Navigation und Positionierung in Umgebungen ohne GPS-Empfang
Fortschrittliche Lösungen für die Modernisierung der Verteidigung: Antriebe, Sensoren, Kommunikation und Augmented-Reality-Systeme
Taktische IMU-, GPS/INS- und Waffenausrichtungslösungen
Zuverlässige Lösungen für Position, Navigation und Zeitgebung (PNT) für Militär und Verteidigung
Fortschrittliche Navigationslösungen für missionskritische Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtanwendungen
Hochpräzise MEMS-, Quarz- und FOG-Trägheitssensorsysteme für Militär-, Luftfahrt- und Verteidigungsanwendungen
Hochleistungsfähige faseroptische, Ringlasergyro- und MEMS-Trägheitssensoren und Navigationssysteme
Hochleistungsfähige Trägheitsmess- und Navigationssysteme für militärische Landfahrzeuge und Bodentruppen
Wenn Sie entwerfen, bauen oder liefern Trägheitsnavigationssysteme (INS) für Landfahrzeuge, Erstellen Sie ein Profil, um Ihre Kompetenzen zu präsentieren und mit Besuchern in Kontakt zu treten, die einen konkreten Bedarf an Ihren Lösungen haben.
Fahrzeugintegrierte Trägheitsnavigationssysteme sind zu einer Kernkompetenz moderner militärischer Landfahrzeuge geworden und liefern kontinuierlich Informationen zu Position, Geschwindigkeit und Kurs, die völlig unabhängig von externen Signalen sind. Im Gegensatz zu satellitenabhängigen Architekturen berechnet ein fahrzeugmontiertes Trägheitsnavigationssystem die Bewegung mithilfe von Bordsensoren und gewährleistet so, dass die Besatzung auch bei Ausfall der Kommunikation oder vollständigem Verlust der Verbindung zum Globalen Navigationssatellitensystem (GNSS) das Lagebewusstsein behält.
In umkämpften elektromagnetischen Umgebungen, in denen elektronische Kriegsführung und gezielte Störmaßnahmen an der Tagesordnung sind, bieten diese fahrzeugmontierten INS-Lösungen eine sichere Quelle für Positions-, Navigations- und Zeitdaten (PNT). Durch den Einsatz taktischer, fortschrittlicher landgestützter Trägheitsnavigationssysteme, die in die Fahrzeugelektronik und Missionscomputer integriert sind, gewährleisten militärische Landplattformen kritische Mobilität und Einsatzbereitschaft in jedem hochgefährlichen Einsatzgebiet.
GEO-FOG 3D Dual Tactical Inertial Navigation System der Emcore Corporation
Kampfpanzer sind in den extremsten Umgebungen der Erde im Einsatz. Stadtgebiete, dichte Wälder, bergige Gebiete und hochintensive Kampfzonen sind mit extremen Stößen, Vibrationen und Signalblockaden verbunden. Ein taktisches Trägheitsnavigationssystem (INS) liefert hochpräzise Kurs- und Lageangaben direkt an das Feuerleitsystem des Panzers und gewährleistet so, dass Waffen und elektrooptische Sensoren präzise stabilisiert und ausgerichtet bleiben, während der Panzer in Bewegung über unwegsames Gelände feuert. Darüber hinaus sind Systeme zur Verfolgung eigener Truppen und zum Gefechtsmanagement auf diese unterbrechungsfreien Positionsdaten angewiesen, um gepanzerte Manöver zu koordinieren und versehentliche Gefechte zu verhindern, wenn GNSS-Signale blockiert sind.
IFVs müssen schnelle taktische Mobilität und Truppenschutz miteinander verbinden, während sie eng mit gepanzerten Einheiten zusammenarbeiten. Moderne IFVs nutzen Trägheitsdaten als zentrale Variable in fahrzeugweiten Sensorfusionsnetzwerken, um Radar, aktive Schutzsysteme (APS) und Wärmebildkameras zu kalibrieren. Dieses robuste Navigationssystem verhindert zudem Ortungsausfälle, die durch städtische Schluchtformationen, Tunnel und bauliche Abschirmungen verursacht werden.
APCs sind auf den sicheren Transport von Infanterietrupps über ausgedehnte, unvorhersehbare Schlachtfelder ausgerichtet. Mit INS ausgestattete APC-Varianten gewährleisten auch bei vollständigem Kommunikationsausfall eine automatisierte Konvoiverfolgung und Routenausführung. Diese flottenweiten Einsätze erfordern ein sorgfältig optimiertes Gleichgewicht zwischen militärischer Robustheit, kompakter Bauweise und Wirtschaftlichkeit über den gesamten Lebenszyklus.
Präzise Orientierungs- und Positionsdaten bestimmen die Durchschlagskraft und Überlebensfähigkeit von Systemen für indirektes Feuer. Die integrierte Trägheitsnavigation ermöglicht es Artillerieeinheiten, in Position zu rollen, präzise Elevations- und Azimut-Ziellinien automatisch zu berechnen und ohne manuelle Zielkreise oder externe Referenzpunkte zu feuern. Durch die drastische Verkürzung der Auf- und Abbauzeiten ermöglicht das INS den Besatzungen, Ziele zu bekämpfen und sich zurückzuziehen, bevor Gegenfeuer eingeleitet werden kann, was effektive „Shoot-and-Scoot“-Taktiken ermöglicht.
Da autonome und halbautonome Systeme auf dem Schlachtfeld immer weiter verbreitet sind, hat sich die Rolle der Trägheitsnavigationshardware zur grundlegenden Ebene der Fahrzeugautonomie ausgeweitet. Während Bildverarbeitungs- und Entfernungsmesssensoren für die Umgebungswahrnehmung sorgen, stützen sich autonome Algorithmen zur Wegplanung und Hindernisvermeidung in hohem Maße auf eine stabile, hochfrequente Bewegungsreferenz des INS. Für UGVs, die tief in umkämpftem Gebiet operieren, verhindert eine ausfallsichere Trägheitsnavigation das Scheitern der Mission bei elektronischen Angriffen oder dem Ausfall der Befehlsverbindung.
In diesem Abschnitt wird untersucht, wie Militärfahrzeuge durch die Integration von Trägheitsmesssystemen und Satellitennavigation in stark umkämpften Umgebungen der elektronischen Kriegsführung navigieren.
PETRA, ein taktisches, fortschrittliches Trägheitsnavigationssystem von Honeywell Aerospace
Zwar bietet die Satellitennavigation eine hervorragende langfristige globale Positionsgenauigkeit, doch sind ihre Signale bereits schwach, wenn sie die Erdoberfläche erreichen, sodass sie leicht gestört werden können. Um dieser Anfälligkeit entgegenzuwirken, setzen Verteidigungsplattformen eine hybride Architektur ein, die als fahrzeugintegriertes GNSS-INS bekannt ist.
Unter normalen Betriebsbedingungen begrenzen und korrigieren die GNSS-Daten kontinuierlich die geringfügigen, zeitabhängigen Driftfehler, die Trägheitssensoren inhärent sind. Bei Verlust des Satellitenempfangs wechselt das System nahtlos in den Kurs- und Positionsberechnungsmodus und nutzt dabei die bordeigenen Sensoren, um die Navigationsintegrität ohne Unterbrechung der Navigationslösung aufrechtzuerhalten.
Die elektronische Kriegsführung hat die Navigation von einer grundlegenden Funktion zu einer stark umkämpften Fähigkeit weiterentwickelt. Gleichwertige Gegner setzen großflächige Störsysteme, Plattformen zur gerichteten Spektrumssperrung sowie lokal eingesetzte elektronische Angriffsmittel ein, die darauf ausgelegt sind, die Satellitenverbindung in gesamten Einsatzsektoren zu unterbrechen. Bodenfahrzeuge müssen in der Lage sein, sich durch diese Zonen zu manövrieren – eine Fähigkeit, die in erster Linie durch leistungsstarke taktische Trägheitsnavigationsplattformen ermöglicht wird, oft ergänzt durch zusätzliche Navigationssensoren.
Spoofing-Angriffe, bei denen ein Gegner falsche Satellitensignale sendet, um den Empfänger eines Fahrzeugs dazu zu verleiten, falsche Positionskoordinaten zu melden, stellen eine ernsthafte Bedrohung für Bodenmanöver dar.
Um dem entgegenzuwirken, kombiniert ein moderner, fahrzeugmontierterINS/GNSS-Empfänger kryptografisches M-Code-GPS oder Antennen mit kontrolliertem Empfangsmuster (CRPA) mit einer Software zur Trägheitsvalidierung. Da Trägheitssensoren von Hochfrequenz-Spoofing nicht beeinträchtigt werden, kann das System eingehende GNSS-Messwerte mit unabhängig abgeleiteten Trägheitsbewegungsschätzungen vergleichen. Wird eine Abweichung festgestellt, kann der Navigationsfilter die GNSS-Daten als unzuverlässig kennzeichnen und deren Beitrag zur Navigationslösung reduzieren oder verwerfen.
Um die Leistung während längerer Zeiträume ohne GNSS-Signale zu verbessern, kombinieren Entwickler Trägheitssysteme mit zusätzlichen Sensorsuiten.
TRN nutzt aktive Sensoren zur Messung lokaler Oberflächenhöhenprofile und gleicht diese mit vorab geladenen digitalen Geländehöhenkarten ab. Diese Korrelation liefert absolute Positionsbestimmungen, die INS-Driftfehler begrenzen, ohne externe Funksignale zu senden oder zu empfangen.
Durch den Einsatz robuster optischer Kameras in Kombination mit Edge-Computing-Bildverarbeitungsalgorithmen verfolgt die visuelle Navigation Orientierungspunkte und Merkmale in der lokalen Landschaft. Die Fusion von Optischen-Fluss-Berechnungen mit dem INS bietet eine hervorragende Methode zur Überprüfung der Relativgeschwindigkeit und der zurückgelegten Strecke, insbesondere in unübersichtlichen städtischen oder bewaldeten Gebieten.
LiDAR-Sensoren senden Laserimpulse aus, um eine hochpräzise 3D-Punktwolken-Darstellung der Fahrzeugumgebung zu erstellen. In Verbindung mit dem Trägheitsdatenstrom liefern LiDAR-SLAM-Techniken (Simultaneous Localization and Mapping) hochpräzise Navigationsfähigkeiten in Umgebungen, in denen die Sichtverhältnisse schlecht sind oder herkömmliche optische Ortung beeinträchtigt ist.
Die Radodometrie erfasst die physikalischen Drehungen des Antriebsstrangs des Fahrzeugs über den CAN-Bus oder externe Encoder. Obwohl sie anfällig für Fehler ist, die durch Radschlupf, Schlamm und unebenes Gelände verursacht werden, liefert die Fusion von Odometriedaten mit der INS-Zustandsengine dem Navigationscomputer eine zuverlässige Geschwindigkeitsbasis, die die Positionsabweichung bei Langstreckenfahrten drastisch reduziert.
Um die Einsatztauglichkeit zu gewährleisten, müssen Navigationssysteme für Bodenfahrzeuge strenge umwelttechnische, mechanische und elektrische Standards erfüllen.
Militärische Landfahrzeuge stellen für empfindliche elektronische Bauteile eine raue Umgebung dar. Anstrengende Geländefahrten, hohe G-Kräfte bei Fahrbahnstößen und Waffenrückstöße erzeugen strukturelle Belastungen, die leicht zu Sensorrauschen oder Hardwareausfällen führen können.
Die Einhaltung der Anforderungen gemäß MIL-STD-810 ist für militärische Bodenfahrzeugprogramme in der Regel vorgeschrieben. Die Systeme nutzen interne mechanische Isolierung, robuste Gehäuse und umfassend mittels Finite-Elemente-Methode analysierte Befestigungshalterungen, um äußere Kräfte zu dämpfen. Darüber hinaus wird das Wärmemanagement der internen Sensoren über kalibrierte Heizelemente oder Präzisionskühlkörper geregelt, um sicherzustellen, dass schwankende Temperaturen bei Einsätzen in Wüsten- oder arktischen Gebieten die Stabilität der Sensor-Vorspannung nicht beeinträchtigen.
Das elektromagnetische Umfeld im Inneren eines modernen taktischen Fahrzeugs ist unglaublich dicht und umfasst leistungsstarke Kampfnetzfunkgeräte, aktive Radarsysteme und Störsender zur Abwehr von IEDs.
Kampffausrüstung muss einer ständigen Belastung durch abrasiven Sand, zähflüssigen Schlamm, tiefe Wasserüberquerungen sowie aggressive chemische, biologische, radiologische und nukleare Dekontaminationsmittel standhalten. INS-Baugruppen in Militärqualität zeichnen sich durch hohe Schutzarten (IP67 oder IP68) aus und nutzen hochbelastbare hermetische Dichtungen, korrosionsbeständige eloxierte Aluminiumkonstruktionen sowie militärische Rundsteckverbinder, um empfindliche interne Sensoren und Elektronik zu schützen.
Die Landschaft der militärischen Landnavigation verändert sich aufgrund von Durchbrüchen in der Mikrotechnik und Vorgaben für offene Systeme rasant.
Diese miteinander verknüpften Fortschritte gewährleisten, dass Bodenfahrzeuge der nächsten Generation in stark umkämpften Einsatzgebieten einen entscheidenden technologischen Vorsprung behalten.
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