DE1054509B - Verfahren zur Fernuebertragung von Radarschirmbildern - Google Patents

Verfahren zur Fernuebertragung von Radarschirmbildern

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DE1054509B
DE1054509B DEP18015A DEP0018015A DE1054509B DE 1054509 B DE1054509 B DE 1054509B DE P18015 A DEP18015 A DE P18015A DE P0018015 A DEP0018015 A DE P0018015A DE 1054509 B DE1054509 B DE 1054509B
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DE
Germany
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remote transmission
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Application number
DEP18015A
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English (en)
Inventor
Dr Hans Heinrich Meinke
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PINTSCH ELECTRO GmbH
Original Assignee
PINTSCH ELECTRO GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/003Transmission of data between radar, sonar or lidar systems and remote stations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Femübertragung von Radarschirmbildern Die Erfindung geht aus von der Wahl der Anzahl der übertragenen Radien eines Radarschirmbildes nach vorhergehender Frequenzkompression. Hierbei ist die Forderung nach möglichst geringer Verbreiterung und möglichst geringer Lageänderung der Bildpunkte nach der Kompression als Aufgabe gestellt, um eine optimale Wiedergabe des Schirmbildes zu erreichen.
  • Die folgenden Erläuterungen beziehen sich zwecks vereinfachter Darlegung des Prinzips auf ein sogenanntes punktförmiges Radarziel, das vom Radargerät so weit entfernt ist und so kleine Querabmessungen hat, daß das Radargerät seine räumlichen Abmessungen nicht mehr erkennen kann. Solche Ziele sind auch in der Praxis vorzugsweise von Interesse.
  • Im folgenden interessiert ferner nur die Winkelauflösung des Gerätes, d. h. die Tatsache, daß auch ein punktförmiges Objekt einen Leuchtpunkt endlicher Ausdehnung erzeugt, dessen Winkelbreite vom Zentrum des Bildes aus gesehen durch einen Winkelaa nach Fig. 1 beschrieben wird. Bei den meisten Radargeräten ist der Strahlungswinkel der Antenne so groß und die Impulsfolgefrequenz so hoch, daß das Radarziel beim Durchgang durch das Antennendiagramm von mehreren aufeinanderfolgenden Impulsen getroffen wird. Diese Impulsfolge ist in Fig. 2a entlang einer Zeitachse t durch eine Folge von Pfeilen angedeutet, deren Höhe wegen der bekannten Form der Strahlungsdiagramme nach beiden Seiten hin abnimmt. Die Breite Ja entsteht dann dadurch, daß auf dem Bildschirm mehrere nebeneinanderliegende und sich im allgemeinen wegen der endlichen Breite der durch das elektronenoptische System erzeugbaren kleinsten Leuchtpunkte teilweise jiberdeckend L L-L flecke entstehen, wie dies in Fig. 2a durch die um jeden Pfeil gezogene parabelähnliche Kurve schematisch angedeutet ist. Die Amplituden der Impulse nehmen zwar zu den Rändern hin ab, aber ein nachleuchtender Radarleuchtschirm zeigt fast immer Sättigungserscheinungen, und kleine Amplituden werden im Originalbild zwecks Rauschunterdrückung üblicherweise durch Begrenzer entfernt, so daß der Bildpunkt im allgemeinen als Leuchtfleck mit nahezu konstanter Helligkeit und scharfen Rändern wie in Fig. 2 b erscheint. Der so entstehende Winkel Ja ist etwas kleiner als die Halbwertsbreite des Antennendiagramms und auf obige Weise für das Originalschirmbild genau definiert. Der genaue Ort des Radarziels ist durchweg identisch mit der Mittel dieses Winkel sektors. Wenn nun das Schirmbild nach bekannten Verfahren in der Bandbreite bmprimiert wird und dabei pro Schirmbild n Radien übertragen werden, so ist a p = 3600/1, die Winkelbreite des übertragenen Radius, und die Summe aller Echos dieses Sektors dos wird gemeinsam übertragen und bildet einen Bildpunkt des Tochterbildes. Es bestehen also nach Fig. 3 a mehrere nebeneinanderliegende Abtastsektoren d fl, deren zeitliche Lage durch die Impulsfolge des Abtastens festgelegt ist und denen gegenüber der Signalsektor da eine beliebige Lage haben kann. Alle diejenigen Sektoren dp, zu denen Signalimpulse aus Ja gehören, enthalten dann ein Signal.
  • Die hierdurch betroffenen Sektoren dß erzeugen nun jeder einen Leuchtfleck auf dem Schirm des Tochtergerätes. Die Gesamtheit dieser Leuchtflecke ist der Bildpunkt des punktförmigen Radarziels, das nun auf dem Tochtergerät eine Winkelbreite d a* und den Mittelpunkt M* hat. Das da* ist ein Vielfaches von J fl und, wenn keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden, bei den meisten Lagen der Impulsgruppe gegenüber der J ß-Einstellung größer als d a, weil einzelne J dß mit den Randsignalen der Impulsgruppe angeregt werden. Gerade dann, wenn mit Sättigungseffekten zu rechnen ist, können auch relativ kleine Signale in einem Sektor dß noch deutlich sichtbares Leuchten des Schirms erzeugen. Bei nichtlinearem Zusammenhang zwischen Leuchtstärke und Signalstärke kann auch der SchwerpunktM* der Leuchtflecke von der Mitte M der Impulsgruppe verschieden sein, also eine Ortsverschiebung entstehen. Fig. 3 b zeigt das Ba* und M* für den extremen Fall, daß jeder angeregte Sektorzlß ein gleich großes Leuchten erzeugt. Je kleiner J B, desto kleiner sind diese Fehler, desto größer ist aber auch die Bandbreite des zu übertragenden Signals denn diese Bandbreite ist der Punktzahl des Bildes proportional, und die Punktzahl des Bildes ist wieder das Produkt der Zahl ii der übertragenen Winkelsektoren und der Punktzahl auf dem Radius des Bildes. Eine hinreichende Verkleinerung des J fl kann keine technische Lösung des Problems sein, weil die genannten Fehler erst dann tragbar klein werden, wenn die Bandbreite wieder so hoch wird, daß das Kompressionsverfahren praktisch sein Ziel, nämlich die merkliche Verminderung der Bandbreite des Signals, verfehlt.
  • Soweit im Schrifttum quantitative Angaben gemacht werden, wird z. B. angegeben, daß J,d = J a sein soll (vgl. zum Beispiel F. Kirschstefn, Fernmeldetechnische Zeitschrift 6 [1953], S. 392ff). Nach Fig. 3 kann dann aber bei willkürlicher Lage der J p-Skala im Vergleich zu dem das Signal enthaltenden #a mindestens eine Verdopplung der Bildpunktbreite J a* gegenüber da eintreten. Die optimale Lösung für dß liegt daher zwischen den oben betrachteten Grenzend =0 und #ß=#α und ist auf jeden Fall dem da proportional, weil mit wachsender Breite des Strahlungsdiagramms auch die Breite J p wachsen darf, ahne daß die relativen Bildpunktfehler wachsen.
  • J fl darf ein nicht zu kleiner Bruchteil des d a sein, um die Bandbreite nicht unnötig zu vergrößern; denn Verbreiterungen oder Verschiebungen sind unwesentlich, wenn sie einen Bruchteil der Punktbreite d a nicht überschreiten. Aus diesen Gründen liegen die optimalen Werte des dig zwischen 0,3 und 0,5 d a, vorzugsweise bei 0,4 #α, wobei J a die in Fig. 2 b fes.tgelegte, durch die Breite des Antennendiagramms bedingte Winkelbreite des Bildes scheinbar punktförmiger Objekte vor der Frequenzbandkompression ist. Für diese Werte ist sowohl die Bandbreite als auch der Bildfehler tragbar.
  • Es ist bekannt, bei einer Einrichtung zur Fernübertragung von Radarschirmbildern unter Frequenzbandkompression ein d4= 0,5 da, entsprechend einem » = 720/J a oder mehr, zu verwenden. Hierbei kann aber immer noch eine Ortsverschiebung des Schwerpunktes f* der Leuchtflecke von der Mitte der ImpulsgruppeM entstehen, wie oben ausgeführt.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei der Fernübertragung von Radarschirmbildern unter Kompression des Frequenzbandes, bei der je volle Antennenumdrehung vorzugsweise 11 = 1000/#α Radien übertragen werden und jeder übertragene Radius alle Bildpunkte des Originalbildes enthält, die in einem Winkel +Xß/2 um diesen Radius herumliegen, hinter den Kompressionsspeicher eine Schaltung zu legen, die alle Signale abschneidet, deren Niveau unter 30 bis 60°/o, vorzugsweise unter 500/0, des Normalniveaus liegt, wobei das Normalniveau durch diejenigen Signale gegeben ist, deren Winkelsektor dß ganz im Winkelsektorda der Originalsignale liegt.
  • Durch diese Maßnahme, deren Begründung im folgenden ausgeführt wird, kann man die Fehler (Verbreiterung, Verschiebung) verkleinern, wobei sich weiter ergibt, daß der obige Bereich für dß eine optimale Lösung darstellt. Aus Fig. 3 geht hervor, daß manche Bereiche d , die ganz im d a liegen, sehr hohe Summensignale erhalten, während Bereiche in den Randbereichen des #ß relativ schwächere Signale erhalten. Wenn man nun praktisch linear addierende Kompressionsspeicher verwendet (vgl. H. Meinke, Bücherei der Funkortung, Bd. 5/VI, S. 12ff, Dortmund, 1955), unterscheiden sich die in den einzelnen dß enthaltenen Impuls summen erheblich in ihrer Größe, je nachdem dß ganz oder nur teilweise in #α liegt. Wenn man nun nach der Kompression eine Schaltung einbaut, die alle Signale unterdrückt, die kleiner als ein gewisser Prozentsatz der großen Impulssummen sind, kann man die relativ kleine Aufladung aller an den Rändern des da liegenden #ß-Bereiche wirkungslos machen und das Leuchten dieser Winkelbereiche vermeiden. Die Kurve 0 in Fig. 4 gibt die mögliche maximale Punktverbreiterung in Prozenten in Abhängigkeit von 3ß/zla an, wenn keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden und die üblichen Sättigungseigenschaften des Leuchtschirms wirksam sind. Die Kurve I zeigt die mögliche maximale Punktverbreiterung mit der genannten Unterdrückungsschaltung, wenn als Beispiel alle Signale unterdrückt werden, die kleiner als 50°/o der normalen Signale sind. Der Fortschritt ist deutlich, wobei sich insbesondere zeigt, daß für #ß<0,5 #α keine meßbaren Verbreiterungen mehr eintreten, daß aber für zI ß>0,5 da noch erhebliche Fehler vorkommen. Es ist aber dann auch möglich, daß der Bildwinkel S a* kleiner als da wird, weil schwächere Randzonen unterdrückt werden. Dies ist ein durchaus erwünschter Effekt, bei dem das Bild besser als das nicht komprimierte Bild ist und sich der Gestalt des punktförmigen Radarzieles besser nähert. Kurve II von Fig. 4 zeigt den Mittelwert der Bildpunktverbreiterung, der in dem vorgeschlagenen Bereich für X pla negativ wird, so daß dort also das Bild im Mittel besser wird als das Schirmbild vor der Kompression.
  • Kurve III zeigt die maximalen Verschiebungen zwischen M* und M, die bei dem genannten Unterdrückungsverfahren in diesem Bereich bei 10 0/o der Punktbreite liegen, also nicht mehr meßbar sind und außerdem in dieser Größe auch nur bei besonders ungünstiger Lage der dß relativ zum da auftreten. Der Mittelwert der Verschiebungen ist außerdem Null.
  • Der angegebene Wert #ß = Q4 Ja stellt also auch in dieser Hinsicht ein Optimum dar. Dieses Optimum liegt etwa bei n = 1000/Ja, wenn n = 360/Z1 ß die Zahl der übertragenen Bildradien pro volle Antennenrotation ist. Der gut brauchbare Bereich liegt auch hier bei 0,3 α#<#ß<0,5 #α, d.h. zwischen n= 700/#α und n = 1200/Ja.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Fernübertragung von Radarschirmbildern unter Kompression des Frequenzbandes, bei dem je volle Antennenumdrehung vorzugsweise n = 1000/# a Radien übertragen werden (#α = die durch die Breite des Antennendiagramms bedingte Winkelbreite des Bildes scheinbar punktförmiger Objekte vor der Frequenzbandkompression) und jeder übertragene Radius alle Bildpunkte des Originalbildes enthält, die in einem Winkel +Sß/2 um diesen Radius herumliegen (#ß = 3600/n), dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Kompressionsspeicher eine Schaltung liegt, die alle Signale abschneidet, deren Niveau unter 30 bis 60 °/o, vorzugsweise unter 50°/o, des Normalniveaus liegt, wobei das Normalniveau durch diejenigen Signale gegeben ist, deren Winkelsektor #ß ganz im Winkelsektor J a der Originalsignale liegt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 000 068.
DEP18015A 1957-02-21 1957-02-21 Verfahren zur Fernuebertragung von Radarschirmbildern Pending DE1054509B (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1000068B (de) * 1954-08-13 1957-01-03 Siemens Ag Einrichtung zur Verringerung der Frequenzbandbreite eines durch periodische Abtastung von rueckstrahlenden Gegenstaenden mittels Hochfrequenz-Impulsen entstehenden Bildfrequenzgemisches

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1000068B (de) * 1954-08-13 1957-01-03 Siemens Ag Einrichtung zur Verringerung der Frequenzbandbreite eines durch periodische Abtastung von rueckstrahlenden Gegenstaenden mittels Hochfrequenz-Impulsen entstehenden Bildfrequenzgemisches

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