DE2134678C2 - Sekundär-Radar-System - Google Patents

Description

impulsen des Primär-Radar-Systems und den Zeitintervallen des Abfragezykius möglich sein, urn eine Anpassung an die räumliche Verteilung der Responder herzustellen. Eine solche zeitvariable Kopplung erscheint in der Praxis unmöglich.

Aus der GB-PS 8 85 923 ist ein System bekannt, bei dem verschiedene Responder durch ein moduliertes Signal mit der Trägerfrequenz /₀ abgefragt werden können. Dabei sprechen die verschiedenen Responder auf unterschiedliche Modulationsfrequenzen fi, t₂ usw. an. Als Antwortsignal senden sie einen Impulscode aus. Dieses System ist nur zum Verkehr mit Flugzeugen bestimmt und geeignet, die sich mit unterschiedlichen Entfernungen in zur Bodenstation radial verlaufenden Luftstraßen befinden. Für dicht besetzte Gebiete ist dieses System dngegen ungeeignet, weil es hier, wie oben dargelegt, wieder zu einer Überschneidung der Impulscode und damit zu erheblichen Störungen kommen kann. Weiterhin ist das bekannte System nur dazu bestimmt, durch Betätigen eines Handschalters ein bestimmtes, von mehreren, sich in der Luftstraße befindenden Objekten selektiv anzurufen und zu kennzeichnen, um die Möglichkeit zu haben, nach der Identifizierung mit dem bestimmten Ziel eine Funksprechverbindung aufnehmen zu können.

Aus der GB-PS 9 55 380 ist endlich ein System bekannt, bei dem die verschiedenen Responder unterschiedliche Signalverzögerungen enthalten. Zu diesem Zweck enthalten die Responder des bekannten Systems Flipflop das den Responder nach Empfang einer Adresse für ein zu empfangendes Trägersignal empfindlich macht. Nach Empfang des Trägersignals wird das Flipflop wieder zurückgestellt. Diese Maßnahme hat den Nachteil, daß das System »offen« bleibt, wenn das eigentliche Trägersignal nicht empfangen wird, so daß die Gefahr besteht, daß ein Antwortsignal des Responders durch einen Störimpuls oder einen unbeabsichtigt verzögerten Trägerimpuls ausgelöst wird. Hierdurch kann es zu Fehlanzeigen oder Fehlmessungep kommen. Daher ist auch dieses System für die Überwachung von dicht besetzten Gebieten nicht geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sekundär-Radar-System der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es auch dann eine einwandfreie Identifizierung der einzelnen Ziele ermöglicht, wenn auf engem Raum sehr viele Ziele vorhanden sind. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abfragestation eine Peilantenne aufweist, die mit nur einem einzigen Impuls eine eindeutige Winkelmessung ermöglicht und bezüglich ihrer Winkelstellung mit der Primär-Radar-Antenne gekoppelt ist, daß die Abfragestation auch zeitlich mit dem Primär-Radar-System gekoppelt und derart eingerichtet ist, daß sie ausgewählte Objekte ir. einer vorbestimmten Reihenfolge mittels einer für jeden Responder anderen Adresse, die aus einem nach evtl. Verzerrung rekonstruierbaren und für Asynchronübertragung geeigneten Übertragungscode besteht, einzeln anrufen kann, und daß die Responder derart eingerichtet sind, daß sie, nachdem sie mit ihrer Adresse angerufen worden sind und ihre Adresse erkannt haben, ausschließlich in dem Zeitpunkt, in dem sie von einem Primär-Radar-Impuls bestrahlt werden, einen einzigen kurzen Impuls zurücksenden.

Durch die Verwendung einer Peilantenne, die mit nur einem einzigen Impuls eine eindeutige Winkelmessung ermöglicht, kommt es bei dem erfindungsgemäßen System nicht mehr darauf an, zu welchem Zeitpunkt während des Überstreichens des Zieles der Responderimpuls ankommt Der Responderimpuls kann zu Zeiten eintreffen, zu denen die Mittelachse des Antennenstrahles noch nicht oder auch nicht mehr auf den Responder gerichtet ist Man erzielt einen Zeitgewinn, weil eine zeitraubende Azimutbestimmung nicht mehr erforder lieh ist Dagegen ist es möglich, im Bereich des Antennenstrahles mehrere Responder mit den ihnen eigenen Adressencodes abzufragen. Dabei ist es dann auch möglich, die einzelnen Ziele, die sich im Bereich der Strahlungskeule des Primär-Radar-Systems befinden, derart nach Entfernung und Winkellage zu gruppieren, daß sich die zugeordneten Abfragecodes nicht überschneiden. Auf diese Weise ist es möglich, jedes der Ziele mit ihrer Adresse einzeln anzurufen. Da die einzelnen Ziele im Augenblick des Eintreffens eines Primär-Radar-Impulses mit einem einzigen kurzen Impuls antworten, ist auch eine Überschneidung der Antwortsignale ausgeschlossen, so daß auf diese Weise eine eindeutige Erkennung und Bestimmung der Lage aller Ziele auch in einem sehr dicht besetzten Zielgebiet möglich ist.

Die Erfindung wird vorzugsweise bei Sekundär-Radar-Systemen angewendet, bei denen die Abfragestation sowohl einen Adressencodierer. in dem die Adressen der während eines Suchgangs anzurufenden Responder in der Reihenfolge der Anrufe gespeichert sind, als auch eine Rechenvorrichtung zur Berechnung der Position der gewählten Objekte aus den erhaltenen Peilungen und Abständen zur Zusammenstellung einer Adressenrangordnung für einen folgenden Suchgang umfaßt. Bei einem solchen Sekundär-Radar-System kann dann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Adressencodierer mit einem Kanalcodierer zur Umwandlung des Adressencode in den genannten Übertragungscode verbunden sein und der Responder einen Decodierer aufweisen, der zur Entschlüsselung und Erkennung des empfangenen Übertragungssignales eingerichtet ist und den kurzen Antwortimpuls erzeugt, wenn nach dem Erkennen des Übertragungssignales durch einen Primär-Radar-Impuls ein Torkreis des Responders geöffnet wird.

Es versteht sich, daß sich die Reihenfolge oder Rangordnung der Adressen der verschiedenen Ziele, die sich in einsm zu überwachenden Gebiet befinden, infolge unterschiedlicher Kurse und Geschwindigkeiten der Ziele ständig ändert. Damit alle gewählten Responder angerufen und von ihnen die zur Ortsbestimmung erforderlichen Angaben erhalten werden können, müssen die zugeordneten Adressen in der richtigen Reihenfolge in dem Adressencodierer der Abfragestation vorhanden sein. Diese Bedingung kann nur erfüllt werden, wenn mittels der Rechenvorrichtung für alle Responder laufend die augenblicklichen Positionen berechnet werden, aus denen dann durch Extrapolation die künftigen Positionen bestimmt werden können. Hierfür ist wichtig, daß bei dem erfindungsgemäßen Sekundär-Radar-System mit jeder selektiven Abfragung eines Responders eine Positionsmessung verbunden ist, die dadurch sehr schnell und mit großer Genauigkeit erfolgt, weil der Responder auf einen Anruf mit nur einem einzigen, sehr kurzen Impuls antwortet.

Das erfindungsgemäße System kann grundsätzlich mit beliebigen Trägerfrequenzen arbeiten. Besonders bevorzugt werden Trägerfrequenzen im Mikrowellenbereich.

Es kann manchmal erwünscht sein, daß der Code

' eines bestimmten Responders geändert wird. Zu diesem Zweck kann an den Responder unter der ursprünglichen Adresse ein Befehl gesandt werden, der die Einstellung des Adressencode verändert. Danach spricht der Responder nur noch auf die neue Adresse an. Abgesehen von Vorteilen, die im Zusammenhang mit einer gegebenenfalls gewünschten Geheimhaltung der Responderadresse stehen, kann eine solche Maßnahme auch erhebliche arbeitstechnische Vorteile ergeben.

Da das erfindungsgemäße Sekundär-Radar-System mit dem Primär-Radar-System nicht nur zeitlich, sondern auch winkelmäßig gekoppelt ist, indem für beide Systeme die gleiche Antenne verwendet wird, die sich durch eine scharf gebündelte Strahlungskeule, stark gedämpfte Nebenzipfel und einen hohen Gewinn auszeichnet, ist es möglich, sehr genaue Positionsmessungen durchzuführen. Außerdem werden Objekte, die störende Reflexionen hervorrufen können, nunmehr lediglich innerhalb der schmalen Strahlungskeule beleuchtet, und es wird der störende Einfluß benachbarter Radarsender auf einen Responder wesentlich verringert.

Bezüglich des Adressencodes empfiehlt es sich, diesen in einen Übertragungscode umzuwandeln, der den Kanaleigenschaften angepaßt ist, so daß keine nachteiligen Folgen in Form von Impulsverlängerungen, Impulsstörungen, Fading und Rauschen auftreten können. Außerdem kann der Übertragungscode derart beschaffen sein, daß sich noch weitere Vorteile ergeben, die später noch behandelt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Radarsystems,

Fig. 2 ein Diagramm der vom Radarsender ausgesandten Signale.

Fig. 3 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den im Responder vorliegenden Signalen veranschaulicht.

F i g. 4 ein Blockschaltbild des Empfängers des Responders,

F i g. 5 ein Blockschaltbild des Decodierer^ des Responders,

F i g. 6 eine einen brauchbaren Übertragungscode angebende Tabelle und

F i g. 7 ein Diagramm einiger Signalbestandteile des Übertragungscodes.

Das Blockschaltbild nach F i g. 1 umfaßt einen Radarsender 1 und eine Antwortbake oder einen Responder 2.

Im Radarsender 1 befindet sich ein Abfrage- oder Adressierkreis, der aus einem Adressencodierer 6 71.1 r Umwandlung z. B. einer dezimalen Adressenzahl in eine Binäradresse, einem Kanalcodierer 5 zur Umwandlung der Binäradresse in einen Übertragungscode, der den Kanaleigenschaften angepaßt ist, und einem Codesender 4 besteht, der den Übertragungscode 19 (s. F i g. 2) auf einer Trägerwelle mit der Frequenz /2 durch eine Antenne 9 aussendet.

Im Responder 2 ist ein Codeempfänger vorhanden, bestehend aus einer Antenne 10, einem Zirkulator 11, einem Filter 12. einem Detektor 13 und einem Verstärker 14. Weiter enthält der Responder 2 einen Decodierer 15, der eine Einrichtung zur Rekonstruktion des Übertragungscodes von einlaufenden gestörten Signalen umfaßt und dazu dient, den Übertragungscode in einen Binärcode umzuwandeln und mit der Eigenadresse zu vergleichen.

Wie bereits erwähnt, ist der Abfragekreis so

ausgebildet, daß jeweils nur ein Responder mit seinem spezifischen Adressencode angerufen wird.

Nach Erkennung der eigenen Adresse im Decodierer 15 wird ein Torsignal 21 (s. F i g. 3) einem Torkreis 16 zugeführt. Dadurch wird es dem Responder 2 möglich, einem auf den Code folgenden Primär-Radar-Impuls 20, der vom Primärradar 3 auf der Trägerfrequenz /2 ausgesendet wird, mit einem kurzen Antwortimpuls 22 auf einer Trägerfrequenz /3 zu beantworten.

Dieser kurze Antwortimpuls 22 wird am Ort des

Radarsenders 1 durch die Antenne 9 empfangen und einem Empfänger 7 zugeführt, von dem er zur Weiterverarbeitung über einen sog. Informations-Extraktor 8a an einen Rechner 8 weitergegeben wird.

Dieser Informations-Extraktor 8a ist ein Pufferspeicher, der zwischen der schnell aufeinander folgende Signale empfangenden Radarantenne und dem langsamer arbeitenden Rechner angeordnet ist.

Aus der Winkelstellung der Antenne 9, die beispielsweise in der Weise gemessen werden kann, die in der niederländischen Patentanmeldung 68 12 918 beschrieben ist, und aus der Zeitdifferenz zwischen dem Moment, in dem der Primär-Radar-Impuls 20 ausgesendet wird, und dem Moment, in dem der kurze Antwortimpuls 22 empfangen wird, kann die Position des Responders in jedem gewünschten Koordinatensystem von dem Rechner 8 ermittelt werden.
Wie bereits erwähnt, ist die Berechnung der Responderposition zum Bestimmen der Rangordnung erforderlich, nach der bei jedem Radarsuchgang die Adressen mehrerer Responder nacheinander angerufen werden müssen. Diese Information wird dem Adressencodierer 6 über eine Leitung 24 zugeführt. Das Anrufen eines Zieles soll kurz vor Überstreichen des Zieles durch den Antennenstrahl beginnen. Dazu muß die Position des betreffenden Zieles bereits aus vorhergegangenen Messungen durch Extrapolation bekannt sein.
Eine erste Ordnung der zu messenden Ziele könnte z. B. dadurch erhalten werden, daß man zuerst während einer Umdrehung der Antenne diejenigen Ziele, die sich von links nach rechts bewegen, und während der darauf folgenden Umdrehung die Ziele, die sich von rechts nach links bewegen, mißt.

Das Einbringen eines neuen Zieles in das System kann z. B. dadurch erfolgen, daß man die programmierte Abfragung während einer Antennenumdrehung unterbricht, um während dieser Umdrehung den Abfrageso code des neuen Zieles so lange auszusenden, bis dieses Ziel antwortet, damit dessen Position bekannt wird.

Um die Adresse des einzubringenden neuen Zieles in Form eines Abfragecodes aussenden zu können, muß zunächst einmal diese Adresse in irgendeiner Weise, beispielsweise von Hand, in das System eingebracht werden. Es versteht sich ferner, daß auch erste Positionsdaten bei Bedarf von Hand in das System eingeführt werden können.

Die in F i g. 1 gestrichelt gezeichnete Verbindung zwischen dem Empfänger 7 und einem PPI-Sichtgerät 23 gibt die Möglichkeit an, den kurzen Antwortimpuls 22 dem vom Primärradar erzeugten Bild auf dem PPI-Sichtgerät zu überlagern oder aber nur diese Antwortimpulse auf dem Sichtgerät wiederzugeben.
Es sei weiter noch darauf hingewiesen, daß in Fig. 1 die notwendigen Verbindungen zwischen den verschiedenen, als Blöcke dargestellten Komponenten nur rein schematisch angegeben sind, um das Blockschaltbild

übersichtlich zu halten.

Wenn die Radaranlage zur Koordinierung verhältnismäßig langsamer Ziele dienen soll, wie z. B. zur Regelung des Schiffsverkehrs in einem Hafengebiet mit Zufahrtstraßen, so brauchen bei jedem Antennensuchgang nicht alle vorhandenen Ziele (Schiffe) abgefragt zu werden. Man kann dann den Rechner so programmieren, daß bei aufeinanderfolgenden Suchgängen der Antenne jeweils ein anderes von mehreren, in einer Gruppe dicht beieinander liegenden Zielen abgefragt wird. Man könnte hier von der Einreihung der Ziele in eine Anzahl Ranglisten sprechen, von denen eine pro Antennensuchgang abgearbeitet wird. In jeder Rangliste sind die Ziele in der Reihenfolge der Teilung geordnet, und es ist die Zahl der Ranglisten nicht größer gewählt, als notwendig, um eine Überschneidung der Abfragesektoren oder der Abstandstore aufeinander folgender Ziele zu vermeiden.

Außer zur Erzeugung der erforderlichen Information für den Adressencodierer 6 kann der Rechner auch für allerlei andere Aufgaben eingesetzt werden, wie beispielsweise zur Abgabe von Informationen an ein Sichtgerät. Auch wird es erforderlich sein, die Informationen über ein bestimmtes Ziel zu illiminieren und auf ein folgendes Radargebiet zu übertragen, wenn das Ziel ein Gebiet verläßt und in das folgende eintritt. Selbstverständlich wird dazu dann eine andere Peilung und ein anderer Abstand gehören.

Obwohl die Programmierung des Rechners nicht zur eigentlichen Erfindung gehört, werden zur Erläuterung einige Aufgaben angegeben, die der Rechner übernehmen kann. Die nachfolgende Aufstellung solcher Aufgaben ist selbstverständlich nicht erschöpfend:

1. Die Angabe von Adresse, Peilung, Abstand, Kurs und Fahrt für jedes Ziel,

2. die Bestimmung eines möglichst kleinen Sektors, innerhalb dessen jedes Ziel bei der folgenden Abfragung erwartet werden kann,

3. die Einreihung der Ziele in eine Anzahl von Gruppen oder Ranglisten, von denen jeweils eine pro Antennensuchgang abgearbeitet wird, und zwar derart, daß in jeder Rangliste die Ziele in der Reihenfolge der Peilung eingetragen sind und die Zahl der Ranglisten nicht größer ist als notwendig, um ein Überschneiden der Abfragesektoren oder der Abstandstore der aufeinander folgenden Ziele zu vermeiden,

4. die Umwandlung der von jedem Ziel mit dem Primär-Radar-System gemessenen Polarkoordinaten (Peilung und Abstand) in kartesischen Koordinaten eines Systems, das aus mehreren Möglichkeiten durch den Rechner selbst anhand der gemessenen Polarkoordinaten ausgewählt wird,

5. die Umwandlung der unter 4. erhaltenen kartesischen Koordinaten (Zielposition) in eine Binärdezimaizahl und die Speicherung dieser Angabe nach Adresse, Peilung und Abstand,

6. die periodische Beschaffung der unter 5. genannten Informationen auf Anfrage,

7. die Umwandlung der unter 5. genannten Informationen in ein anderes Koordinatensystem, z. B. das Koordinatensystem des Sichtgerätes, und die Speicherung der so erhaltenen Informationen und die Beschaffung dieser Informationen auf Anfrage,

8. der periodische Empfang neuer Zielangaben vom Decodierer zur Korrektur der unter 1. genannten Informationen, und

9. die Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten aus der periodischen Korrektur von Informationen nach 8. und die entsprechende Korrektur der unter 4. genannten Angaben sowie der unter 3. genannten Ranglisten.

Als Adressencode kann jeder Binärcode dienen, der eine feste Anzahl von Bits, z. B. 10 Bits, aufweist.
Der Übertragungscode 19 ist so beschaffen, daß er trotz auftretender Kanalverzerrung, wie Impulsverlängerung, Impulsstörung, Fading und Rauschen, rekonstruiert werden kann. Dabei ist eine Impulsverlängerung die Folge störender Reflexionen an anderen Zielen, die dem zu beobachtenden Ziel sehr nahe sind, oder auch die Folge von Reflexionen an verschiedenen Teilen des gleichen Zieles. Eine Impulsstörung ist die Folge von Signalen, die entweder von Radaranlagen stammen, die sich an den Zielen selbst befinden und in Betrieb sind, aber nicht zu dem hier beschriebenen System gehören, oder von benachbarten Radaranlagen in angrenzenden Gebieten stammen.

Der Übertragungscode Vj ist weiterhin so eingerichtet, daß eine asynchrone Codeübertragung möglich ist. Das hat den Vorteil, daß die Decodierung mittels eines Taktsignals erfolgen kann, das nicht mit dem Taktsignal des Kanalcodierers 5 gekoppelt ist, wodurch Frequenzschwankungen von einigen Prozenten zulässig werden. Daher können die Adressencodesignale, welche nur kurz andauern und bei dem Responder 2 zu beliebigen Zeiten einlaufen können, unverzüglich entschlüsselt werden.

Es ist weiter von Vorteil, den Übertragungscode 19 so zusammenzustellen, daß eine automatische Verstärkungsregelung, hiernach AVR genannt, möglich ist.

Durch Benutzung eines Teiles des Codes kann die Verstärkungsregelung bei der Decodierung dieses Teiles eingeschaltet werden, und es ist danach ausreichend Zeit für ein Einschwingen der AVR vor dem Empfang der eigentlichen Adresse vorhanden. Zu diesem Zweck kann ein Vorimpuls genügender Länge verwendet werden.

Als Beispiel wird nachstehend ein Code beschrieben, der die obengenannten Eigenschaften aufweist. Das Codealphabet besteht aus zwei Zeichen, z. B. »0« und »1«. Aus diesen Zeichen werden Code Wörter gleicher Länge zusammengestellt, z. B. mit (6 + M) Zeichen, und zwar in der Form 00000 1 X\ ... Xm, wobei jedes Xje nach der Adresse eine »0« oder »1« bedeutet Der Vorimpuls »000001« ist so beschaffen, daß bei voll geöffnetem Empfänger eine 100%ige Impulsverlängerung der Übertragungscodeimpulse zulässig ist.

Nach der Entschlüsselung der ersten beiden »O«-Bits wird die AVR aktiv, die auf die vorhandene Signaistärke anspricht Die drei folgenden »O«-Bits bestimmen die Einschwingzeit für die AVR, während das »1«-Bit eine Überprüfung des Regelzustandes erlaubt

Für jedes Zeichen wird im Kanalcodierer 5 ein Übertragungscode 19 erzeugt der

für das Zeichen »0« die Form

1...10...0 0...0

und für das Zeichen »1« die Form
1...1 1...10...0

hat Die Kombination 01...1 dient zur Kennzeichnung jedes Zeichens des Übertragungscodes. Das Auftreten dieser Kennzeichnung ermöglicht daß ein Adressen-

code-Zeichen entschlüsselt und anschließend in einen Adressenspeicher eingespeist werden kann. Eine Impulsverlängerung und Impulsstörung kann durch die richtige Entschlüsselung der Kombinationen »01... 1; 0.. .0« und »01.. .1 1.. .1« begegnet werden.

Die am Ende jedes Übertragungscode-Zeichens vorhandene Kombination »0 ... 0« ist erforderlich, um auch bei einer Impulsverlängerung eine »01.. .!«-Kombination in dem folgenden Zeichen des Übertragungscode zu gewährleisten.

Beispielsweise können für den Übertragungscode die folgenden Zeichen verwendet werden:

eine »0« wird wiedergegeben durch 11 00 00
eine »1« wird wiedergegeben durch 11 11 00.

Wenn im Decodierer 15 die empfangenen Signale pro Übertragungscode-Bit zweimal abgetastet werden, so ist über ein vollständiges Zeichen des Übertragungscode eine Taktvariation von ± V2 Taktperioden zulässig, so daß die Taktfrequenztoleranz ohne Impulsverlängerung und bei vernachlässigbaren Anstiegszeiten, sich ergibt zu

J_

24

= ± 4,15 · 10

-2

Nachstehend wird eine für das erfindungsgemäße Sekundär-Radar-System geeignete Ausführungsform eines Responders beschrieben. Der in F i g. 1 dargestellte Responder 2 weist eine vertikal polarisierte Antenne 10 auf, die in der Horizontalebene eine Rundstrahlcharakteristik besitzt und in der Vertikalebene scharf gebündelt ist. Durch Anwendung einer Vertikalpolarisation werden in erheblichem Maße Störungen unterdrückt, die von nicht zum System gehörenden (Schiffs-)Radaranlagen herrühren, welche hauptsächlich eine Horizontalpolarisation verwenden.

Der Zirkulator 11 trennt den von der Antenne 10 zum Filter 12 führenden Weg von dem vom Sender 18 zur Antenne führenden Weg und ist in bekannter Weise ausgebildet.

Das Filter 12 ist ein Mikrowellenfilter, das nur die zum System gehörenden Frequenzen passieren läßt. Dabei ist davon auszugehen, daß jeder zum System gehörende Radarsender eine eigene Frequenz h aufweist.

Der Detektor 13 und der Verstärker 14 bewirken eine optimale Übertragung des eintreffenden Signals auf den Videoausgang. Der Verstärker 14 ist ein wesentlicher Teil des Responders, weil in ihm durch die AVR im Zusammenwirken mit dem gewählten Übertragungscode Variationen im Übertragungskanal ausgeglichen werden.

Ein Beispiel für eine Ausführungsform des Verstärkers 14 ist in Fig.4 dargestellt. Danach umfaßt der Verstärker zwei Verstärkerstufen 141 und 142 für die vom Primärradar ausgesendeten Primär-Radar-Impulse 20. Nach Erkennung eines Codesignals mittels der ersten beiden »O«-Bits wird der Regelverstärker 144 wirksam und regelt die Stufen 141 und 142. Durch Anwendung dieser Regelung wird erreicht, daß eine Impulsverlängerung durch Übersteuerung oder durch Reflexionen an weiter entfernten Objekten unterdrückt wird. Infolgedessen steht die in dem Code eingebaute Sicherung gegen Störungen durch Impulsverlängerung nach wie vor zum Illiminieren von Reflexionen zur Verfügung, deren Amplitude die gleiche Größe hat wie die Amplitude des direkten Signals. Da die AVR durch den Code gesteuert wird, vermeidet man, daß die Empfindlichkeit des Empfängers infolge von Störimpulsen herabgesetzt wird.

Die Schaltungen 143 und 146 sind Schwellenkreise, die aus empfangenen analogen Signalen, die größer sind als der voreingestellte Schwellenwert, genormte Signale bilden.

Die Schaltung 145 ist die Verstärkerstufe für die Primär-Radar-Impulse (20). Diese Impulse lassen sich von den Codesignalen durch ihre Stärke und viel größere Bandbreite unterscheiden.

Anschließend folgt eine nähere Erläuterung des Decodierers 15 anhand Fig.5. Der Decodierer 15 umfaßt einen Kanaldecodierer und einen Nachrichtendecodierer. Im Kanaldecodierer wird jeder Übertragungscode in eine logische »0« oder eine logische »1« umgewandelt oder aber als ungültig verworfen. Der Kanaldecodierer umfaßt ein Musterregister 151, einen Synchronisierkreis 154, 1510, 1512, einen Kreis 153 für

die Erkennung einer logischen »1« in dem Übertragungscode und einen Rückstellkreis 155. In das Musterregister 151 wird mittels eines Taktgenerators 152 das genormte Ausgangssignal 150 des Verstärkers 14 taktweise eingeschoben. Der Synchronisierkreis besteht aus einem Übertragungscode-Erkennungskreis 154, einem NICHT-Glied 1510 und einem UND-Glied 1512. Sobald die Erkennungsbedingung (s. Fig.6) im Übertragungscode vom Erkennungskreis 154 erkannt wird, wird mittels des negierten Taktsignals 152' ein Schiebeimpuls 154' gebildet. Durch den Rückstellkreis wird bei einem auftretenden Fehler im Übertragungscode oder bei Fehlen eines Code der Nachrichtendecodierer zurückgestellt. Auf diese Weise wird vermieden, daß Nachrichten durch Fehler verfälscht werden.

Der Nachrichtendecodierer besteht aus zwei Registern 156 und 157, einem Vorimpuls-Zeitglied 158 und einem Adressenselektor 159. Weiter umfaßt der Decodierer 15 die Schaltung zur Bildung des Torsignals 21.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des Responders näher erläutert. Solange im Musterregister 151 noch kein Übertragungscode vorhanden oder noch nicht erkannt ist, gibt der Rückstellkreis 155 über das UND-Glied 1511 das Rückstellsignal 155' ab, und zwar in Phase mit dem negierten Taktsignal 152'. Dieses Rückstellsignal 155' wird dazu verwendet, das Register 156 gänzlich mit logischen »1« und das Register 157 gänzlich mit logischen »0« zu füllen. Dem Übertragungscode geht ein Vorimpuls voran, der aus fünf logischen »0« und einer logischen »1« am Ende besteht.

Weil beim Eintreffen des ersten Übertragungscode

der Empfänger noch auf seine volle Empfindlichkeit eingestellt ist, wäre es leicht möglich, daß der Übertragungscode für die logische »0« durch Störungen zu einem Code für eine logische »1« verzerrt wird. Um während der Einschwingzeit des Verstärkers trotzdem eine »0« entschlüsseln zu können, sind besondere Maßnahmen getroffen worden.

Solange das Rückstellsignal 155' vorhanden und also das Register 156 mit »1« gefüllt ist, werden über das Zeitglied 158 die UND-Glieder 1513 und 1514 gesperrt gehalten. Im Augenblick der Erkennung des ersten Übertragungscode verschwindet das Rückstellsignal 155', und es tritt der Schiebeimpuls 154' auf. Die UND-Glieder 1513 und 1514 bleiben noch geschlossen. In das Register 156 wird nun bei jeder Erkennung des Übertragungscode eine logische »0« geschoben. Nach Eingabe von zwei »0« bildet das Zeitglied 158 das

steuersignal 1581, das die Verstärkungsregelung des Verstärkers 14 einschaltet. Während der drei folgenden logischen »0« kann diese Verstärkungsregelung einschwingen. Darauf nimmt das Signal 1582 einen hohen Pegel an und öffnet das UND-Glied 1513. Das letzte Vorimpuls-Zeichen, eine logische »1«, kann nach der Erkennung im Kreis 153 in das Register 156 eingeschoben werden. Wenn die erste »0« des Vorimpulses an der letzten Stelle des Registers 156 angelangt ist, wird das UND-Glied 1514 geöffnet, bis es durch einen Rückstellimpuls 155' wieder gesperrt wird.

Die empfangene Nachricht wird nun nach Umwandlung in einen Binärcode in das Adressenregister eingeschoben, das aus den Registern 156 und 157 besteht. Die Schiebeimpulse 154' für den Adressencode werden in der beschriebenen Weise gebildet.

Wenn das letzte Vorimpuls-Zcichen, nämlich die logische »1« am Ende des Registers 157 angelangt ist, während im Musterregister 151 der letzte Übertragungscode steht, der in der letzten Stelle gleichfalls eine »1« aufweist, so wird das UND-Glied 1519 geöffnet. Das Torsignal 21 wird nun dadurch gebildet, daß dieses Signal einige Stellen im Musterregister 151 zurückstellt, wodurch nach zwei Taktimpulsen 152 eine »0« am Ende des Musterregisters 151 ankommt und das UND-Glied 1519 wieder gesperrt wird.

Durch die Rückstellung einiger Stellen im Musterregister 151 wird auch erreicht, daß dann weder ein Übertragungscode erkannt noch eine Rückstellbedingung abgegeben werden kann. Infolgedessen bleibt die Adresse in den Registern 156 und 157 bestehen. Mittels des Adressenselektors 159 wird die erhaltene Adresse mit der eingestellten Adresse verglichen. Wenn beide Adressen gleich sind, wird ein Erkennungssignal 159' gebildet.

Das Torsignal 21 bleibt bestehen, bis in der letzten Stelle des Registers 151 eine »0« erscheint. Während des Vorhandenseins des Torsignals 21 und des Erkennungssignals 159' kann ein empfangener Primär-Radar-lmpuls 20 über den Torkreis 16 einem Modulator 17 zugeführt werden (s. F i g. 1).

Am Ende des Torsignals 21 enthält das Register 151 nur »0«, wodurch eine der Rückstellbedingungen erfüllt ist. Das Rückstellsignal 155' wird dann wieder gebildet und der Decodierer wird für den Empfang eines folgenden Übertragungscode in Bereitschaftsstellung ίο gebracht.

In den Fig. 2 und 3 ist der Zusammenhang zwischen den vom Radarsender ausgesendeten Übertragungscode 19 der Abfragestation und dem Primär-Radar-Impuls 20 einerseits und dem in dem Responder 2 gebildeten Torsignal 21 und dem vom Torkreis 16 erzeugten kurzen Antwortimpuls 22 andererseits angegeben, nachdem der Torkreis durch den Primär-Radar-Impuls 20 geöffnet worden ist.

Wenn davon ausgegangen wird, daß bei langsamen Zielen, wie bei Schiffen, die Abstände zwischen den Respondern gering sind, z. B. nur 10 m betragen, so muß auch in Anbetracht einer geeigneten Drehgeschwindigkeit der Antenne die Anlage imstande sein, in kurzen Zeitabständen Echosignale zu liefern, beispielsweise alle 400 \is. Es ist klar, daß die Decodierung und Erkennung des Adressenübertragungscode durch den Responder einen großen Teil der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Signalen beanspruchen wird und auf jeden Fall viel mehr Zeit als der Responder zum Ansprechen auf den Primär-Radar-Impuls 20 benötigt. Daher ist der Ausgang des Decodierers 15 mit dem Torkreis 16 verbunden, der zwar dauernd durch die immerfort ausgesendeten Primär-Radar-Impulse 20 getriggert wird, aber zur Erzeugung eines Antwortsignals nur dann geöffnet wird, wenn der Übertragungscode entschlüsselt und erkannt worden ist und dem Eingang des Torkreises 16 das Torsignal 21 zugeführt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mit einem Primär-Radar-System zusammenwirkendes Sekundär-Radar-System mit mindestens einer Abfragestation und einer Anzahl zugeordneter Responder, wobei das Primär-Radar-System Impulse auf einer ersten Frequenz und die Abfragestation ein Abfragesignal auf einer zweiten Frequenz aussendet und ein Responder nach Empfang des Primär-Radar-Impulses und des Abfragesignals ein Antwortsignal zur Abfragestation zurücksendet dessen Trägerfrequenz von der Frequenz des Primär-Radar-Impulses verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragestation eine Peilantenne aufweist, die mit nur einem einzigen Impuls eine eindeutige Winkelmessung ermöglicht und bezüglich ihrer Winkelstellung mit der Primär-Radarantenne gekoppelt ist, daß die Abfragestation auch zeit'ich mit dem Primär-Radar-System gekoppelt und derart eingerichtet ist, daß sie ausgewählte Objekte in einer vorbestimmten Reihenfolge mittels einer für jeden Responder (2) anderen Adresse, die aus einem nach eventueller Verzerrung rekonstruierbaren und für Asynchronübertragung geeigneten Übertragungscode (19) besteht, einzeln anrufen kann, und daß die Responder (2) derart eingerichtet sind, daß sie, nachdem sie mit ihrer Adresse angerufen worden sind und ihre Adresse erkannt haben, ausschließlich in dem Zeitpunkt, in dem sie von einem Primär-Radar-Impuls (20) bestrahlt werden, einen einzigen kurzen Antwortimpuls (22) zurücksenden.

2. Sekundär-Radar-System nach Anspruch 1, bei dem die Abfragestation sowohl einen Adressencodierer, in dem die Adressen der während eines Suchgangs anzurufenden Responder in der Reihenfolge der Anrufe gespeichert sind, als auch eine Rechenvorrichtung zur Berechnung der Position der gewählten Objekte aus den erhaltenen Peilungen und Abständen zur Zusammenstellung einer Adressenrangordnung für einen folgenden Suchgang umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressencodierer (6) mit einem Kanalcodierer (5) zur Umwandlung des Adressencode in den genannten Übertragungscode (19) verbunden ist und daß der Responder (2) einen Decodierer (15) zur Entschlüsselung und Erkennung des empfangenen Übertragungssignals und zur Erzeugung des kurzen Antwortimpulses (22) nach dessen Erkennung aufweist, sobald danach ein Torkreis (16) durch einen Primär-Radar-Impuls (20) geöffnet wird.

3. Sekundär-Radar-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungscode (19) mit einem Vorimpuls (000001) versehen ist und an den Decodierer (15) des Responders ein freilaufender Taktgenerator (152) angeschlossen ist, und daß zum Austasten einer durch Übersteuerung oder durch Reflexionen an weiter entfernten Objekten bedingten Impulsverlängerung ein Verstärker (14) des Responders (2) mit einer automatischen Verstärkungsregelung (144, 141, 142) versehen ist, die während der Entschlüsselung des Vorimpulses eingeschaltet wird und einlaufen kann, bevor die eigentliche Adresse empfangen wird.

Die Erfindung betrifft ein mit einem Primär-Radar-System zusammenwirkendes Sekundär-Radar-System mit mindestens einer Abfragestation und einer Anzahl zugeordneter Responder, wobei das Primär-Radar-Systern Impulse auf einer ersten Frequenz und die Abfragestation ein Abfragesignal auf einer zweiten Frequenz aussendet und ein Responder nach Empfang des Primär-Radar-Impulses und des Abfragesignals ein Antwortsignal zur Abfragestation zurücksendet, dessen

ίο Trägerfrequenz von der Frequenz des Primär-Radar-Impulses verschieden ist

Ein solches Sekundär-Radar-System ist aus der US-PS 29 29 925 bekannt Das bekannte System soll es einer Anzahl von beweglichen Abfragestationen, die insbesondere in den Flugzeugen eines Flugzeugträgers angeordnet sind, ermöglichen, das Antwortsignal einer festen Station, insbesondere des Flugzeugträgers, zu erkennen und von einer Vielzahl anderer Signale zu unterscheiden. Zu diesem Zweck ist die stationäre Antwortbake mit einem Codegenerator versehen, der nach Empfang eines Abfrageimpulses einen Identifizierungscode zurücksendet, welcher der beweglichen Station die Erkennung der Antwortbake ermöglicht.
Die aus der US-PS 29 29 925 bekannten Maßnahmen sind dann nicht anwendbar, wenn entweder sehr viele Ziele vorhanden sind und/oder die gegenseitige Entfernung zwischen den Zielen gering ist, weil in diesem Falle die von den Zielen ausgesendeten Identifizierungscode sich zeitlich überschneiden könnten und vom Empfänger nicht mehr trennbar und untersjheidbar wären.

Wenn dagegen mehrere Radarstationen den gleichen Responder abfragen können, besteht die Möglichkeit, daß der Responder überfragt wird oder die Codesignale in einer Weise gestört werden, die mit «fruit« bezeichnet wird. Eine solche Situation kann in verkehrsreichen Zufahrtstraßen zu einem Hafengebiet und in Hafengebieten selbst auftreten, also in Bereichen, in denen sich eine Vielzahl von Schiffen mit verschiedenem Kurs und unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegt und wo ein oder mehrere an Land installierte Radarstetionen die gewünschten Informationen über die Schiffsbewegungen ermitteln und aufzeichnen. Ähnliche Probleme entstehen auch in den Anflugstra-Ben von Flugplätzen. Um das Problem der Überfragung des Responders und die als »fruit« bezeichnete Störung beim Decodieren einigermaßen zu vermeiden, sendet im bekannten System der abgefragte Responder nur bei gleichzeitigem Empfang eines Primär-Radar-Impulses und eines Abfragesignals einen Antwortcode aus. Als Folge davon können nur innerhalb des Strahles der Primär-Radarantenne liegende Responder abgefragt werden. Sind mehrere Responder innerhalb des Antennenstrahles vorhanden, so bleibt bei diesem bekannten System der Nachteil bestehen, daß sich die von diesen Baken ausgesandten Identifizierungscodes überschneiden können und dann nicht mehr decodierbar sind.

Aus der DE-AS 12 63 872 ist ein Sekundär-Radar-Systern bekannt, bei dem den einzelnen Respondern verschiedene Zeitintervalle in einem Abfragezyklus zugeordnet sind. Das bekannte System ist nur dann anwendbar, wenn die Abstandsmessung mittels eines oder mehrerer gekoppelter Rundstrahlsysteme stattfindet. Eine Kopplung des bekannten Systems mit einem als Rundsuchradar ausgebildeten Primär-Radar-System ist nahezu unmöglich. Es müßte dann eine zeitvariable Kopplung zwischen dem rotierenden Strahl und den