Verfahren zur Ortung von Radargeräten Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zur Ortung von ortsfesten, mit umlaufenden Sendeantennen betriebenen
Radargeräten mit Hilfe mehrerer Empfänger, die in einem bestimmten Mindestabstand
voneinander an verschiedenen Orten angeordnet sind0 Zur Ortung der rotierenden Sendeantenne
eines ortsfesten Radargerätes ist es bereits bekannt, an mindestens zwei Meßstellen
mit
Hilfe einer Richtantenne die Richtung der maximalen Feldstärke des ausgesandten
Radarimpulses zu ermitteln Wird außerdem an jeder Meßstelle der Nordwinkel gemessen,
läßt sich dann aus diesen Werten der Sendeort bestimmen, Dabei wirkt sich jedoch
die Rotation der Sendeantenne zeitraubend und erschwerend aus, da von Umlauf zu
Umlauf nur kurzzeitig die benötigte Feldstärke ihrer Hauptkeule meßbar ist weshalb
stets mehrere aufeinanderfolgende Messungen zur Bestimmung der Senderichtung notwendig
sind0 Von Umlauf zu Umlauf der Sendeantenne muß nämlich bei diesem bekannten Verfahren
die Empfangsantenne gedreht und durch Amplitudenvergleich die Peilung bestimmt werden,
sofern man sich nicht behelfsmäßig mit der Peilung der Nebenzipfel begnügtO Die
exakte Messung des Nordwinkels bereitet ebenfalls Schwierigkeinen, Der Erfindung
liegt daher vor allem die Aufgabe zugrunde, die Beobachtungszeit im Vergleich zu
dem bekannten Verfahren erheblich zu verringern0 Es wurde angestrebt, die Bestimmung
des Sendeortes bereits nach einem Umlauf der Sendeantenne zu ermöglichen0 Es hat
sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit dem ii beigefügten Anspruch beschriebenen
Verfahren in überraschend einfacher und technisch sehr fortschrittlicher Weise gelöst
werden kann, Erfindungsgemäß wird nun an drei - in Sonderfällen auch an noch mehreren
- Orten der Radarimpuls größter Feldstärke
während des Durchgangs
der Hauptkeule zurAuslösung einer Zeitkennung benutzt, Aus den Zeitdifferenzen zwischen
dem Auftreten der Amplitudenmaxima in den einzelnen Meßstellen lassen sich dann
sehr einfach die Horizontalwinkel ermitteln, die von den geradlinigen Verbindungen
zwischen der rotierenden Sendeantenne des zu ortenden Radargerätes und den einzelnen
Meßstellen eingeschlossen werden0 Bei Verwendung von drei Meßstellen bzwO Empfängern
sind dann die beiden Horizontaiwinkel zwischen den Verbindungslinien von der Sendeantenne
zu den beiden jeweils benachbarten Empfängern proportional den beiden Zeit differenzen
zwischen der mittleren Meßstelle und den benachbarten sowie umgekehrt proportional
der Zeitdifferenz bis zur Vollendung eines Sendeantennenumlaufs mit zweiter Auslösung
der Zeitkennung in einer Meßstelle, Diese Messung der Zeitdifferenzen und damit
die Bestimmung der beiden genannten Winkel genügen also zur Ortung der Sendeantenne0
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich also bereits nach einem einzigen Umlauf
der Sendeantenne der Standort dieser Antenne bestimmen. Während bei den bisherigen
Verfahren die Genauigkeit der Ortung weitgehend von der Richtwirkung der Empfangsantenne
abhängig ist, können erfindungsgemäß Antennen ohne oder mit nur geringer Richtwirkung
verwendet werden. Method for locating radar devices The invention relates to
to a method for locating stationary, operated with rotating transmitting antennas
Radars with the help of several receivers, which are at a certain minimum distance
are arranged at different locations from each other0 To locate the rotating transmitting antenna
a stationary radar device, it is already known at at least two measuring points
with
Using a directional antenna, the direction of the maximum field strength of the emitted
To determine the radar pulse If the north angle is also measured at each measuring point,
the transmission location can then be determined from these values
the rotation of the transmitting antenna is time-consuming and aggravating, since from orbit to
The required field strength of its main lobe can only be measured for a short time, which is why
several successive measurements are always necessary to determine the direction of transmission
sind0 In this known method, the transmitting antenna must go from cycle to cycle
the receiving antenna is rotated and the bearing determined by amplitude comparison,
unless one is content with finding the side lobes as a makeshift methodO Die
exact measurement of the north angle also poses no difficulty to the invention
is therefore primarily based on the task of comparing the observation time
to reduce the known process considerably0 The aim was to reduce the determination
of the transmitting location after one revolution of the transmitting antenna 0 It has
it has now been shown that this object is described with the attached claim ii
Process solved in a surprisingly simple and technically very advanced manner
According to the invention, three - in special cases even more
- Locating the radar pulse with the greatest field strength
during the passage
the main lobe is used to trigger a time identification, from the time differences between
the occurrence of the amplitude maxima in the individual measuring points can then
very easily determine the horizontal angles made by the straight connections
between the rotating transmitting antenna of the radar to be located and the individual
Measuring points are included 0 When using three measuring points or receivers
are then the two horizontal angles between the connecting lines from the transmitting antenna
to the two respectively neighboring receivers proportional to the two time differences
between the central measuring point and the neighboring ones as well as inversely proportional
the time difference until the completion of a transmission antenna cycle with a second trigger
the time identification in a measuring point, this measurement of the time differences and thus
the determination of the two angles mentioned are sufficient to locate the transmitting antenna0
With the method according to the invention, it is already possible after a single cycle
determine the location of this antenna for the transmitting antenna. While with the previous
The accuracy of the location largely depends on the directionality of the receiving antenna
Depending on, antennas can according to the invention with little or no directional effect
be used.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
gehen aus den folgenden Darlegungen sowie aus den beigefügten Abbildungen hervor,
Es
zeigen schematisch: Figur 1 die örtliche Verteilung der Meßstellen zu der Sendeantenne,
Figur 2 im Diagramm die mit den einzelnen Empfängern gemessene Impulsamplitude in
Abhängigkeit von der Zeit, Figur 3 die Ortskurven gleichen Horizontalwinkels für
zwei jeweils im Abstand a angeordnete Empfänger, Figur 4 den Ortungsfehlrt A R und
# y über der Endring tiefe; beide in Prozent bezogen auf den Abstand a zwischen
zwei Empfängern, mit CC = 1 1 = °C2s und Figur 5 eine Ebene mit Grenzkurven und
Richtungspfeilen des Ortungsfehlers A O In Figur 1 sind mit A,B,C drei Empfänger
bzwo Meßstellen symbolisiert, während S die rotierende Sendeantenne des zu ortenden
Radargerätes darstellt, cr 1 und α2 2 sind die von den geradlinigen Verbindungen
zwischen der Sendeantenne S und den einzelnen Empfängern A,B,C eingeschlossenen
Horizontalwinkel, In Figur 2 bedeutet T die Zeit für einen vollen Umlauf der Sendeantenne
S; mit t1 und t2 sind die Zeitdifferenzen zwischen dem Auftreten der Amplitudenmaxima
in den einzelnen Empfängern A,B,C bezeichnet0 In Figur 2 ist untereinander für jede
einzelne Meßstelle die Hüllkurve Amplituden der empfangenen Radarimpulse wiedergegeben0
Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zur Ortung der rotierenden Sendeantenne S
die Winkel Gc1 und oc 2 aus der Messung der Umlaufzeit T und aus den Zeitdifferenzen
t1 und t2 bestimmt, während derer die Sendeantenne S des Radargerates den Winkel
ob 1 von Meßstelle A bis B, bzwO cc 2 von der Meßstelle B bis C durchfährt0 Dabei
gelten die Beziehungen OC = tl 0 3600 ", cc 2 = # 360° Die Kreise durch A und B
mit den Orten-gleichen Winkels α1 1 - shO Figo 3 - und die Kreise durch B
und C mit den Orten gleichen WinkelsoC 2 schneiden einander im gesuchten Standort
der Sendeantenne S des zu ort enden Radargerätes.Further features, advantages and possible uses of the invention
emerge from the following explanations as well as from the attached figures,
It
show schematically: FIG. 1 the local distribution of the measuring points to the transmitting antenna,
FIG. 2 shows the pulse amplitude measured with the individual receivers in a diagram
As a function of time, FIG. 3 shows the locus curves for the same horizontal angle
two receivers each arranged at a distance a, FIG. 4 the Ortungsfehlrt A R and
# y above the end ring depth; both in percent based on the distance a between
two receivers, with CC = 1 1 = ° C2s and Figure 5 a plane with limit curves and
Directional arrows of the location error A O In Figure 1, A, B, C are three receivers
bzwo symbolizes measuring points, while S the rotating transmitting antenna of the to be located
Radar device, cr 1 and α2 2 are those of the straight connections
between the transmitting antenna S and the individual receivers A, B, C included
Horizontal angle, in FIG. 2, T means the time for one complete revolution of the transmitting antenna
S; with t1 and t2 are the time differences between the occurrence of the amplitude maxima
in the individual receivers A, B, C designated0 In Figure 2 is below each other for each
single measuring point reproduces the envelope amplitudes of the received radar pulses 0
To
the method according to the invention are used to locate the rotating transmitting antenna S
the angles Gc1 and oc 2 from the measurement of the orbital time T and from the time differences
t1 and t2, during which the transmitting antenna S of the radar device determines the angle
whether 1 passes from measuring point A to B, or cc 2 from measuring point B to C.
the relationships OC = tl 0 3600 ", cc 2 = # 360 ° The circles through A and B apply
with the locations of the same angle α1 1 - shO Figo 3 - and the circles through B
and C with the same anglesoC 2 intersect each other in the searched location
the transmitting antenna S of the radar device to be located.
Die theoretische Zweideutigkeit des Meßergebnisses nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren - die Ortskurven nach Fig. 3 müßten spiegelbildlich zu der Verbindung
A B, B C nochmals wiedergegeben werden - ist jedoch in der Praxis ohne Bedeutung,
da der ungefähre Ort der Sendeantenne S, doho rechts oder links von der Verbindungslinie
zwischen den einzelnen Meßstellen A,B,C, in aller Regel bekannt sein dürfte; außerdem
ließe sich die Zweideutigkeit des Meßergebnisses auch durch Verwendung von Empfangsantennen
mit geringer, zoBo auf eine Halbebene begrenzte Richtwirkung beseitigen0 Zur Abschätzung
der zu erwartenden Genauigkeit der Ortung in Abhängigkeit von der Zeitmessung sind
in der folgenden Tabelle einige Daten von vier verschiedenen Typen üblicher Radargeräte
angegeben:
RF Umlaufzeit der PRF PRT Auflösung Sendeantenne Typ
Nift sec Hz ms Grad/Puls I 170 15 200 5 0,12 II 840 9 500-700 1,4-2 0,06-0,08 III
2200 5 400-800 1,25-2p5 0,09-0,18 IV 2900 10 - 20 375 2,7 0,05-0,1 In dieser Tabelle
bedeuten: RF = Sendefrequenz des Radarsenders PRF = Pulswiederholfrequenz des ausgesendeten
Radarsignals PRT = 1/PRF = Pulswiederholzeit Werden zoBo entsprechend den beiden
letzten Spalten der vorstehenden Tabelle zur Auslösung der Zeitmessung an jeder
Meßstelle A,B,C der jeweils größte Impuls verwendet, so ergibt sich bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens insgesamt ein Zeitfehler von der Größe der Pulswiederholzeit
PRT und ein Winkelfehler von etwa 0,1 Grad, Die Zeitdifferenzmessung muß daher nicht
wesentlich genauer als etwa i msecO sein, In Figur 4 ist der Verlauf des Ortungsfehlers
iE R und O y über der Eindringtiefe R für den Falloc 1 = cc2 2 und bei einem Winkelfehler
P oc 0,1 Grad wiedergegeben0 Beide Achsen sind auf den gleichen Abstand a zwischen
zwei benachbarten Empfangsstellen A,B,C bezogen, Beträgt dieser Abstand zOBo 100
km, so sind Eindringtiefe und Ortungsfehler an den beiden Achsen des Diagramms in
Figur 4 direkt in Kilometer ablesbar,
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens benötigt man eine Kommandoeinrichtung zur Identifizierung eines Radargerätes
aus der Zahl der Geräte gleichen Typs anhand der Meßparameter, die zur gleichen
Zeit in den drei Empfängern bzwo Meßstellen vorliegen, sowie des weiteren eine Einrichtung,
die den Impuls maximaler Amplitude zur Auslösung eines Zeitimpulses benutzt; ferner
wird noch eine Einrichtung zur Ermittlung der Zeitdifferenz t und t2 und zur Ubertra
gung der Meßwerte in eine der Meßstellen A,B oder C benötigt, Die Ortung kann dann
anhand der ermittelten Daten t1, t2 mit Hilfe eines Rechners oder grafisch erfolgen,The theoretical ambiguity of the measurement result according to the invention
Method - the locus curves according to FIG. 3 should be a mirror image of the connection
A B, B C are reproduced again - but in practice it is of no importance,
as the approximate location of the transmitting antenna S, doho to the right or left of the connecting line
between the individual measuring points A, B, C, should be known as a rule; aside from that
the ambiguity of the measurement result could also be resolved by using receiving antennas
eliminate with low directivity limited to a half-plane 0 For estimation
the expected accuracy of the location depending on the time measurement
the following table shows some data from four different types of common radars
specified:
RF round trip time of the PRF PRT resolution transmitting antenna Typ
Nift sec Hz ms degrees / pulse I 170 15 200 5 0.12 II 840 9 500-700 1.4-2 0.06-0.08 III
2200 5 400-800 1.25-2p5 0.09-0.18 IV 2900 10 - 20 375 2.7 0.05-0.1 In this table
mean: RF = transmission frequency of the radar transmitter PRF = pulse repetition frequency of the transmitted
Radar signal PRT = 1 / PRF = pulse repetition time zoBo corresponding to the two
last columns of the table above to trigger the timing on each
Measuring point A, B, C uses the largest pulse in each case, this is the result of the implementation
of the method according to the invention, a total time error of the size of the pulse repetition time
PRT and an angle error of about 0.1 degrees. The time difference measurement therefore does not have to be
be much more accurate than about i msec
iE R and O y over the penetration depth R for the Falloc 1 = cc2 2 and with an angle error
P oc 0.1 degrees reproduced0 Both axes are at the same distance a between
related to two neighboring receiving points A, B, C, this distance is zOBo 100
km, the depth of penetration and the localization error are on the two axes of the diagram in
Figure 4 can be read directly in kilometers,
To carry out the invention
Procedure, a command device is required to identify a radar device
from the number of devices of the same type based on the measurement parameters that correspond to the same
Time in the three receivers or where measuring points are available, as well as a facility,
which uses the pulse of maximum amplitude to trigger a time pulse; further
is another device for determining the time difference t and t2 and for Ubertra
It is necessary to transfer the measured values to one of the measuring points A, B or C. The location can then
take place on the basis of the determined data t1, t2 with the aid of a computer or graphically,