NL8800002A - Moving target indicatie-eenheid. - Google Patents

Description

# 5*

Moving target indicatie-eenheid

De uitvinding heeft betrekking op een moving target indicatie-eenheid voorzien van een doppler filterbank met n 5 uitgangskanalen A.- (i = 0, 1, 2, ..., n-1) , een aantal op de uitgangskanalen aangesloten drempelcircuits, een detectie- en registratie-eenheid voorzien van middelen voor het per azimuthcel bepalen en registreren van een maatwaarde voor de hoeveelheid dutter in een azimuthcel, en het aan de hand van de geregistreerde 10 maatwaarde instellen van de drempelcircuits per azimuthcel.

Bij een dergelijk bekend systeem wordt aan de hand van het uitgangssignaal van het filterkanaal 0, het kanaal met dopplersnelheden rond de 0 Hz, een schatting gemaakt van een maat van de hoeveelheid 15 dutter in een azimuthcel. Deze waarde wordt vervolgens geregistreerd in een geheugen. Voor het verkrijgen van een maat voor de hoeveelheid dutter in de overige filterkanalen wordt een vast functioneel verband tussen de hoeveelheid dutter in uitgangskanaal 0 enerzijds en de hoeveelheid dutter in de overige kanalen ander-20 zijds aangenomen. Men neemt als het ware een verdeling van de dutter over de verschillende kanalen aan. Dit impliceert dat een schatting wordt gedaan van de hoeveelheid dutter in de filterkanalen A^· (i - 1, 2, ..., n-1). In de praktijk is gebleken dat de clutteronderdrukking niet altijd effectief is. De uitvinder 25 heeft gevonden dat dit wordt veroorzaakt doordat de verdeling van de dutter over de verschillende uitgangskanalen A^ afhankelijk is van de soort dutter waarmee men te maken heeft. Verschillende soorten dutter doen zich vooral voor bij rondzoekradars, waarbij de radar verschillende soorten gebieden bestrijkt, bijvoorbeeld land- en 30 zeeclutter. Tevens is er sprake van verschillende soorten dutter als gevolg van een wisselende weergesteldheid (anaprop).

« 8 8 0 0 G ü 2 \ 2

De uitvinding heeft tot doel om bovengenoemde problemen op te lossen aan de hand van de conclusie dat de onbevredigende clutteronder-drukking wordt veroorzaakt door een wisselende verdeling van de hoeveelheid dutter over de verschillende uitgangskanalen en 5 bestaat hieruit dat genoemde middelen geschikt zijn voor het aan de hand van de uitgangssignalen van de filterbank bepalen van k (k > 2) maatwaarden per azimuthcel en het per azimuthcel in combinatie verwerken van de k maatwaarden voor het verkrijgen van n drempelwaarden waarmee de n drempelcircuits worden ingesteld.

10

Doordat, overeenkomstig de uitvinding voor k filterkanalen met k > 2, de hoeveelheid dutter wordt vastgesteld is het mogelijk om de wisselende functionele verbanden betreffende de verdeling van de hoeveelheid dutter over de verschillende uitgangskanalen, beter te 15 volgen. Voor het bepalen van de k-maatwaarden b.. behorende bij de k betreffende filterkanalen A^ kan een parallelschakeling van k op zich bekende clutteranalyse-eenheden worden gebruikt.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de MTI-eenheid overeenkomstig de 20 uitvinding wordt gekenmerkt, doordat k = n.

Doordat voor ieder filterkanaal de hoeveelheid plutter per azimuthcel wordt vastgesteld, kan het bij het filterkanaal behorende drempelcircuit optimaal worden ingesteld zonder dat een 25 functioneel verband, welke de verdeling van de dutter over de verschillende filterkanalen aangeeft, behoeft te worden aangenomen.

Een voordelige uitvoeringsvorm van de MTI-eenheid overeenkomstig de uitvinding wordt gekenmerkt doordat genoemde middelen geschikt zijn 30 voor het bepalen en registreren van de maatwaarden b^ en b·^ aan de hand van de uitgangssignalen U- en U^+2 van de uitgangskanalen A^ en ^1+2’ voor aan de hand van laatstgenoemde maatwaarden b^ en b^+2 verkrijgen van drempelwaarden B.. en B.+2 en voor het met behulp van . 8 8 0 0 0 0 2 3 * interpolatie verkrijgen van drempelwaarde uit de maatwaarden en bt+2.

Dankzij de toepassing van een interpolatie kan de geheugencapaciteit 5 van de MTI-eenheid worden beperkt zodat de MTI-eenheid goedkoper kan worden uitgevoerd. Het blijkt dat de prestaties bij een juist gekozen vorm van interpolatie slechts een weinig afnemen.

Een bijzonder effectieve MTI-eeriheid kan worden toegepast in een 10 radarapparaat met p verschillende p.r.f.'s, waarbij de genoemde middelen geschikt zijn voor het per azimuthcel én per p.r.f. bepalen en registreren van genoemde maatwaarden en voor het per azimuthcel en per gebruikte p.r.f. instellen van genoemde drempelcircuits.

15 Het behulp van de boven omschreven interpolatiemethoden kan het aantal clutterkaarten echter weer worden verkleind. De combinatie van staggeren enerzijds en interpolatie anderzijds geeft echter een gecombineerd resultaat welke een bijzonder effectieve clutter-onderdrukking mogelijk maakt, terwijl multiple-time-around echos 20 kunnen worden onderdrukt.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarvan 25 Fig. 1 een eerste mogelijke uitvoeringsvorm van een MTI-eenheid overeenkomstig de uitvinding weergeeft;

Fig. 2 een verdeling van het bereik van een radarapparaat in azimuthcellen weergeeft; 30

Fig. 3 een eerste uitvoeringsvorm van de clutteranalyse-eenheid van fig. 1 weergeeft; , 8 8 0 ϋ vw 2 4

Fig. 4 een op basis van time-sharing werkende uitvoeringsvorm van de log-moduluseenheid en de clutteranalyse-eenheid van fig. 1 weergeeft; 5 Fig. 5 een economisch voordelige uitvoeringsvorm van een MTI-eenheid overeenkomstig de uitvinding weergeeft.

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een dopplerfilterbank met zestien uitgangskanalen (i = 0, 1, 15) weergegeven (n *= 16).

10 De uitgangssignalen van de filterbank 1 bestaan in dit uitvoeringsvoorbeeld uit echos ignalen van een pulsdoppler rondzoekradar. Deze echosignalen zijn na ontvangst naar een middenfrequentie getransformeerd. De dopplerfrequenties van de naar middenfrequentie getransformeerde echosignalen worden m.b.v. de 15 dopplerfilterbank 1 in frequentie geanaliseerd. In de praktijk is het mogelijk dat de echosignalen, alvorens deze het dopplerfilter worden toegevoerd, worden gedigitaliseerd m.b.v. een A/D-converter, zodat voor de dopplerfilterbank een 16-punts FFT kan worden toegepast. Dit sluit toepassing van een analoog 16-punts 20 dopplerfilter echter niet uit. Filterkanaal Aq belichaamt een zero-velocity filter. De zestien uitgangssignalen (i = 0, 1.....

15) van de dopplerfilterbank worden respectievelijk via leidingen 2.i (i = 0, 1.....15) de logmodulus units 3.i (i-0, 1, ..., 15) toegevoerd. Het is eveneens mogelijk eenheden 3.i te implementeren 25 welke de modulus kwadraat of de modulus van het ingangssignaal genereren. Het gebied welke de zoekradar bestrijkt is in fig. 2 weergegeven. Het gebied is verdeeld in een aantal azimuthcellen waarvan één zo'n azimuthcel met verwijzingscijfer 4 is weergegeven.

30 In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld wordt aangenomen dat de pulsherhalingsfrequentie van het zoekradarapparaat waarin de MTI-eenheid is geïmplementeerd 400 Hz bedraagt, terwijl in 6 sec een gehele omwenteling wordt gemaakt. Het radarapparaat genereert .8800002 5 3 »* derhalve 2400 zendpulsen in één omwenteling. De zestienpunts FFT sweeps worden met een onderlinge overlap van twaalf radarsweeps uitgevoerd, d.w.z. twee opeenvolgende FFT sweeps bestrijken een azimuthhoek die overeenkomt met de azimuthhoek die bestreken wordt 5 door vier zendpulsen. Eén azimuthcel bestrijkt echter 1,4° (één omwenteling omvat 256 azimuthcellen), zodat een azimuthcel twee of drie FFT sweeps omvat.

Voor iedere azimuthcel wordt met behulp van de dopplerfilterbank 1 t 10 het frequentiespectrum bepaald. De uitgangssignalen (i — 0, 1, .... 15) van de logmodulus units 3.i (i-0, ___, 15) behorende bij een azimuthcel, worden via leidingen 5.i en 6.i (i « 0, ___, 15) een clutteranalyse-eenheid 7 toegevoerd. De clutteranalyse-eenheid 7 bepaalt per cel voor ieder uitgangskanaal een maatwaarde b^ (i = 15 0, 1, ..., 15) welke de maximale hoeveelheid dutter representeert.

In fig. 3 is een mogelijke uitvoeringsvorm van de clutteranalyse-eenheid 7 weergegeven. De clutteranalyse-eenheid is opgebouwd uit zestien parallelgeschakelde en identieke maximumdetectoren 8.i 20 (i-0, ____ 15). Een maximumdetector 8.i is voorzien van een comparator 9.i en een register 10.i. Het register 10.i wordt aan het t begin van iedere azimuthcel op nul gereset. Het signaal U.-behorende bij een azimuthcel wordt via leiding 6.i de comparator 9.i toegevoerd. De comparator 9.i wordt tevens via leiding 11.i de reeds 9 25 in het register 10.i opgeslagen maatwaarde b^ toegevoerd. Indien > b^ schakelt de comparator een schakeleeriheid 12.i in stand I zodat f t b^ wordt overschreven met de waarde van . In geval dat < b^ brengt de comparator 9.i de schakeleenheid 12.i in stand II, zodat de oorspronkelijke waarde van b^ opnieuw in het register 10.i wordt 30 geschreven. Op bovengenoemde wijze wordt uit de opeenvolgende signalen behorende bij de opeenvolgende FFT sweeps van één r azimuthcel de maximale waarde van U^max — b^ geselecteerd.

. 6 b ö 0 0 Ü 2 *

"V

6

De zestien maatwaarden worden voor iedere azimuthcel via leidingen 13.i (i — 0, 15) een filtereenheid 14 toegevoerd.

Voor de filtereenheid kunnen mediaan-, gemiddelde -, of ook top(modulus)-filters worden toegepast. Voor gemiddelde filters komen 5 lineaire filters in aanmerking, zoals laagdoorlaatfilters, FIR-filters of recursieve filters. Een top-filter bepaalt de maximale waarde van een frequentieverdeling. In casu wordt het gebruik van laagdoorlaatfilters verder uitgewerkt. De laagdoorlaat- eenheid 14 is in deze configuratie voorzien van zestien parallel 10 geschakelde en identieke laagdoorlaatfilters 15.i (i = 0, ..., 15).

De zestien uitgangssignalen van de laagdoorlaateenheid 14 worden via leidingen 17.i (i = 0, ..., 15) in een geheugen 18 opgeslagen.

De laagdoorlaateenheid 14 krijgt via leidingen 16.i (i - 0, ..., 15) eveneens de reeds in het geheugen 18 opgeslagen maatwaarden b^ van 15 een azimuthcel aangeboden. De overdracht van een laagdoorlaatfilter 15. i kan als volgt worden omschreven: b. - b. + 7(b. - b. ), met 0 < γ < 1.

XN X0 1 10

Hierbij is b. de oude, in een vorige omwenteling verkregen en in 10 20 het geheugen opgeslagen maatwaarde b^ die via leiding 16.i wordt aangevoerd, b^ de door de clutteranalyse-eenheid 7 bepaalde en via leiding 13.i aangevoerde maatwaarde van een azimuthcel en b.

de via leiding 17. i aangevoerde maatwaarde waarmee de maatwaarde b. in het geheugen wordt overschreven.

25 ^

Het zal duidelijk zijn dat het mogelijk is om op basis van time-sharing de clutteranalyse-eenheid en de logmoduluseenheden 3.i te vervangen door één comparator 9.i, register 10.i en een 30 logmoduluseenheid 3.i (zie fig. 4). Hiertoe worden twee schakelmiddelen 20 en 21 geïmplementeerd welke er voor zorgen dat de signalen b^ (0, .... 15) successievelijk worden verwerkt en af gegeven door achtereenvolgens de standen 0 t/m 15 in te nemen.

* 8 & ö u u u 2 * 7

Op deze wijze wordt voor alle cellen de hoeveelheid dutter geregistreerd. Er worden als het ware zestien clutterkaarten van de omgeving, welke door de zoekradar wordt bestreken, geregistreerd: voor ieder uitgangskanaal van het dopplerfilter één clutterkaart.

5 Indien de zoekradar een azimuthcel van de omgeving bestrijkt worden de bijbehorende maatwaarden b. (welke hierna weer met b. worden 10 1 aangegeven) uit het geheugen gelezen en via leidingen 22.i (i = 0, ..., 15) een drempelwaarde-eenheid 23 toegevoerd. De drempelwaarde-eenheid 23 genereert aan de hand van iedere maatwaarde b. een bijbehorend signaal (i « 0, ..., 15), waarmee het drempelniveau van resp. zestien drempelcircuits 24.i (i - 0, ..., 15) via leidingen 25.i (i = 0.....15) worden ingesteld. De uitgangs- t signalen van de logmodulus-eenheden 3 . i worden via leidingen 5.i (i — 0.....15) de drempelcircuits 24.i toegevoerd.

15

Indien de uitgangssignalen van een logmodulus-eenheid 3 . i boven de bijbehorende drempelwaarde uitkomt, wordt dit signaal via de bijbehorende drempelcircuits 24.i op de leidingen 26.i (i — 0, ..., 15) voor verdere verwerking aangeboden. Tengevolge van het feit dat voor ieder uitgangssignaal de bijbehorende clutterkaart in het 20 geheugen wordt geregistreerd, wordt een optimale clutteronderdrukking gerealiseerd.

Een bijzonder economisch voordelige uitvoeringsvorm is in fig. 5 9 weergegeven. Hierbij worden alleen de acht uitgangssignalen 25 van de logmodulus-eenheden 3.i (i-0, 2, 4, ____ 14) de clutteranalyse-eeriheid 7 toegevoerd. In het geheugen worden derhalve acht clutterkaarten geregistreerd, behorende bij de uitgangssignalen van de logmodulus-eenheden 3.i (i-0, 2, 4, ____ 14). Indien het radarapparaat een azimuthcel van fig. 2 bestrijkt, 30 worden de acht bijbehorende maatwaarden b^ (i = 0, 2, 4, ___, 14) via leidingen 22.i (i = 0, 2, 4, ..., 14) de drempelwaarde-eenheid # 8 6 Q i; v o z % v 8 23 toegevoerd. De drempelwaarde-eenheid 23 genereert acht drempelwaardesignalen (1 = 0, 2.....14) uit de maatwaarden (i “ 0, 2.....14).

5 De drempelwaarden B.^ (i - 1, 3, ..., 15) worden verkregen via interpolatie. Hiertoe is de drempelwaarde-eenheid 23 voorzien van middelen voor het uitvoeren van de volgende berekening: “ bi + β bi+2 bi+l = α + β · met 1 “ 0* 2.....14· 10

Hierbij wordt b-^g — bp genomen.

De drempelwaarde-eenheid 23 genereert uit de, aan de hand van interpolatie verkregen waarden b^ (i = 1, 3, ..., 15) de drempelwaardesignalen B^ (i = 1, 3, ..., 15), welke resp. via leidingen 25.i (i = 1, 3, ..., 15) de drempelcircuits 24.i 15 (i = 1, 3, ..., 15) worden toegevoerd.

De MTI-eenheid is voorzien van een timing generator 27 voor het Λ genereren van signalen S waarmee de MTI-eenheid in tijd wordt 2Q gestuurd.

Het zal duidelijk zijn dat overeenkomstig de uitvinding eveneens andere interpolatiemethoden kunnen worden toegepast. Hierbij is het eveneens mogelijk om het aantal clutterkaarten verder te beperken.

Zo is het mogelijk gebleken dat een zeer effectieve dutter-onderdrukking alleen wordt verkregen indien voor de uitgangskanalen (i - 0, 2, 4, 8, 12, 14) clutterkaarten worden samengesteld. Voor de uitgangskanalen (i = 6, 7, 9, 10) hanteert de drempeleenheid de clutterkaart behorende bij uitgangskanaal Ag, terwijl voor de overige kanalen A^ (i - 1, 3, 5, 11, 13, 15) de hierboven omschreven interpolatie tussen twee naburige uitgangskanalen wordt toegepast.

.8800002 9

Indien het radarapparaat waarin de hierboven omschreven MTI-eenheid wordt toegepast, werkt met een gestaggerde pulsherhalingsfrequentie (twee of meer p.r.f. 's) is het mogelijk om voor de pulsherhalings-frequenties een set clutterkaarten te registreren als hierboven 5 omschreven. Het aantal clutterkaarten zal dan, in het geval dat het staggeren het gebruik van twee p.r.f. 's inhoudt, verdubbelen. Het staggeren is van belang voor het onderdrukken van multiple-time-around echos daar deze voor de verschillende p.r.f.'s achtereenvolgens verschillende posities innemen. Indien voor het staggeren p 10 verschillende p.r.f.'s worden gehanteerd, zal het aantal clutterkaarten met een faktor p worden opgevoerd.

Met behulp van de boven omschreven interpolatiemethoden kan het aantal clutterkaarten echter weer worden verkleind. De combinatie 15 van staggeren enerzijds en interpolatie anderzijds geeft echter een gecombineerd resultaat welke een bijzonder effectieve clutter-onderdrukking mogelijk maakt, terwijl multiple-time-aroimd echos kunnen worden onderdrukt.

20 25 30 . 88 0 CC-0 2

Claims (9)

1. Hoving target indicatie-eenheid voorzien van een doppler filterbahk met n uitgangskanalen A^ (i = 0, 1, 2, n-1), een 5 aantal op de uitgangskanalen aangesloten drempelcircuits, een detectie- en registratie-eenheid voorzien van middelen voor het per azimuthcel bepalen en registreren van een maatwaarde voor de hoeveelheid dutter in een azimuthcel, en het aan de hand van de geregistreerde maatwaarde instellen van de drempelcircuits per 10 azimuthcel, met het kenmerk, dat genoemde middelen geschikt zijn voor het aan de hand van de uitgangssignalen van de filterbank bepalen van k (k > 2) maatwaarden per azimuthcel en het per azimuthcel in combinatie verwerken van de k maatwaarden voor het verkrijgen van n drempelwaarden waarmee de n drempelcircuits worden 15 ingesteld.

2. Hoving target indicatie-eenheid volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat k « n. 20

3. Hoving target indicatie-eenheid volgens conclusie 1, met het kenmerk dat genoemde middelen geschikt zijn voor het uitvoeren van een interpolatie ten behoeve van het in combinatie verwerken van k maatwaarden voor het verkrijgen van n drempelwaarden. 25

4. Hoving target indicatie-eenheid volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat genoemde middelen geschikt zijn voor het bepalen en registreren van de maatwaarden b^ en b^+g aan de hand van de uitgangssignalen en U^+2 van de uitgangskanalen en A^+2, voor 30 het aan de hand van laatstgenoemde maatwaarden b^ en b^+2 verkrijgen van drempelwaarden en B·^, en voor het met behulp van interpolatie verkrijgen van drempelwaarde B^ uit de maatwaarden b^ en bi+2. .8800002 %

5. Moving target indicatie-eenheid volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de genoemde middelen geschikt zijn voor het berekenen van (i — 0, 2, n-2) volgens de methode van ah + β b C 1. i » XT*- 3 °i+l a + β

6. Moving target indicatie-eenheid volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de genoemde middelen zijn voozien van een filtereenheid voor het in combinatie verwerken van een reeds in het geheugen opgeslagen maatwaarde b.- en een nieuw bepaalde maatwaarde voor het verkrijgen van een nieuwe maatwaarde b^ waarmee de oude maatwaarde b^ wordt overschreven.

^ 7. Moving target indicatie-eenheid toegepast in een radarapparaat met p verschillende p.r.f.'s volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de genoemde middelen geschikt zijn voor het per azimuthcel én per p.r.f. bepalen en registreren van genoemde maatwaarden en voor het per 2q azimuthcel en per gebruikte p.r.f. instellen van genoemde drempelcircuits.

8. Moving target indicatie-eenheid volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat k = p.n. 25

9. Moving target indicatie-eenheid volgens conclusies 3 en 7, met het kenmerk, dat 2 < k < p.n. 30 ,8800002