DE1260165B - Radaranlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIc

GOIs

Deutsche KL: 42 c-39/10

Nummer: 1 260 165

Aktenzeichen: S 72635IX b/42 c

Anmeldetag: 20. Februar 1961

Auslegetag: 1. Februar 1968

Die Erfindung betrifft eine Radaranlage mit einem Radargerät mit Horizontalabtastung; mit einem langsamer arbeitenden Radargerät mit Horizontalabtastung und überlagerter Höhenabtastung sowie mit Rechnern zur Umrechnung der von den Radargeräten durch die Horizontalabtastung gelieferten Ortungssignale in kartesische Zielkoordinaten.

Bekanntlich liefern die zweidimensionalen Radargeräte zwei Zielkoordinaten aller im erfaßten Raumwinkel befindlichen Ziele verhältnismäßig schnell mit großer Genauigkeit. Es ist bekannt, hieraus mit Hilfe von Rechnern zwei kartesische Zielkoordinaten zu berechnen. Dreidimensionale Radargeräte liefern zwar drei Zielkoordinaten, sie arbeiten im allgemeinen aber mit wesentlich geringerer Genauigkeit und sehr viel langsamer.

Oft besteht für den Benutzer eines schnell arbeitenden zweidimensionalen Radargeräts das Bedürfnis, wenigstens angenähert eine Information für die fehlende dritte Koordinate der von seinem Gerät nur zweidimensional bestimmten Ziele, also eine Höheninformation, zu erhalten.

In vielen Fällen, beispielsweise bei der zivilen Flugüberwachung und bei militärischen Radaranlagen, kann davon ausgegangen werden, daß in der Nähe des zweidimensionalen Radargeräts noch ein dreidimensionales Radargerät vorhanden ist. Es ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, die fehlende Höheninformation einfach von dem dreidimensionalen Radargerät zu übernehmen, denn zwischen den beiden Radargeräten besteht kein Synchronismus. Ein bestimmtes Ziel wird also von den beiden Geräten praktisch niemals zur gleichen Zeit erfaßt, so daß beim Vorhandensein mehrerer Ziele eine unmittelbare Zuordnung der zu verschiedenen Zeiten erhaltenen Höheninformationen zu bestimmten Zielen nicht möglich ist. Hierzu kommt die Schwierigkeit, daß wegen der Bewegung der Ziele auch die von den beiden Radargeräten in der Ebene gemessenen Koordinaten praktisch niemals genau übereinstimmen.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Radaranlage der eingangs angegebenen Art, die es ermöglicht, zu den beiden von dem zweidimensionalen Radargerät gelieferten Koordinaten jedes Ziels wenigstens angenähert die fehlende Höheninformation auf Grund der vom dreidimensionalen Radargerät gelieferten Informationen hinzuzufügen.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwecks automatischer Zuordnung der mit dem dreidimensionalen Radargerät gewonnenen Höheninformation zu den mit dem zweidimensionalen Radaranlage

Anmelder:

Societe Nouvelle d'EIectronique et de la

Radio-Industrie, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. G. Hauser,

Patentanwälte,

8000 München 60, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Pierre Roger Jean Mondon, Paris

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 19.©egeHiber-i960

Radargerät gewonnenen Koordinaten desselben Ziels je ein dreidimensionaler Speicher für die mit dem zweidimensionalen Radargerät bzw. mit dem dreidimensionalen Radargerät gewonnenen Zielkoordinaten vorgesehen ist und daß zwischen die Speicher eine Vergleichsschaltung geschaltet ist, die einen Vergleich zwischen den gespeicherten ebenen Koordinaten durchführt und bei Feststellung einer Übereinstimmung in einem vorgegebenen Toleranzbereich eine Umspei cherung der Höheninformation aus dem Speicher des dreidimensionalen in den Speicher des zweidimensionalen Radargeräts auslöst. Durch die bei der erfindungsgemäßen Radaranlage durchgeführte Speicherung wird der Mangel des fehlenden Synchronismus zwischen den beiden Radargeräten gegenstandslos gemacht. In dem Speicher des dreidimensionalen Radargeräts stehen alle für die verschiedenen Ziele erhaltenen Höheninformationen, und diese Informationen können völlig unabhängig von den Zeitpunkten der Zielabtastung abgerufen werden. Der Abruf erfolgt auf Grund des Vergleichs der von den beiden Radargeräten gelieferten ebenen Koordinaten, die gleichfalls gespeichert sind, wodurch die Zuordnung der Höheninformationen zu den richtigen Zielen erreicht wird. Der vorgegebene Toleranzbereich berücksichtigt dabei einerseits den unterschiedlichen Genauigkeitsgrad der beiden Radargeräte und andererseits die Ortsveränderungen, welche die Ziele auf Grund ihrer Eigenbewegung in der Zeit zwischen den auf-

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einanderfolgenden Abtastungen durch die beiden Radargeräte ausgeführt haben. · i

Der Benutzer der Radaranlagen erhält also jederzeit zwei ebene Koordinaten jedes Ziels mit der dem zweidimensionalen Radargerät eigenen Geschwindigkeit und Genauigkeit und gleichzeitig die zu diesem Ziel gehörige Höheninformation, die bei der letzten Abtastung dieses Ziels durch das dreidimensionale Radargerät ermittelt wurde. Diese Höheninformation ist insofern nur angenähert, als sich die Höhe des Ziels seit dieser letzten Abtastung etwas geändert haben kann; sie genügt jedoch für die meisten praktischen Anwendungsfälle.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Übersichtsschema der Radaranlage nach der Erfindung und

F i g. 2 ein etwas genaueres Blockschaltbild der Radaranlage von Fig. 1.

F i g. 1 zeigt schematisch ein dreidimensionales Radargerät 1, dessen Informationen einerseits einer Mittelpunktschaltung 3 und andererseits einer Datenverarbeitungsanlage 4 zugeführt werden. Die an sich bekannte Mittelpunktschaltung liefert ein Signal, das der Lage des mittleren Echos entspricht. Wenn nämlich ein Ziel im Verlauf jedes Überstreichens von mehreren Sendeimpulsen getroffen wird, entspricht das von der Schaltung 3 bestimmte mittlere Echo dem Zeitpunkt, in welchem die Achse des ausgesendeten Bündels durch das Ziel hindurchgeht. Das von der Mittelpunktschaltung 3 abgegebene Signal wird ebenso wie die vom Radargerät 1 direkt kommenden Signale der Rechenanlage 4 zugeführt. Diese enthält einen Speicher 41 und ein Rechengerät 42. Das Rechengerät 42 empfängt unmittelbar die Höhen-, Entfernungs- und Azimutinformationen von dem Radargerät 1 und berechnet hieraus die Koordinaten x, y und h (Höhe) der erfaßten Ziele. Diese kartesischen Koordinaten werden dann in digitaler Paralleldarstellung im Speicher 41 aufgezeichnet, wobei die Speicherung unter Steuerung durch die von der Mittelpunktschaltung 3 ausgehenden Signale geschieht.

Ein Hauptspeicher 6 empfängt von einem zweidimensionalen Radargerät 9 die ebenen Koordinaten bestimmter Ziele, denen die fehlende dritte Koordinate hinzugefügt werden soll, die von dem dreidimensionalen Radargerät 1 geliefert wird. An den Speicher 6 ist eine Anzeige- und Auswertungsvorrichtung 8 angeschlossen.

Eine Vergleichsschaltung 5 vergleicht die einander entsprechenden ebenen Koordinaten, die einerseits im Hauptspeicher 6 und andererseits im Speicher 41 gespeichert sind. Wenn das Vergleichsergebnis anzeigt, daß die im Speicher 41 gespeicherten ebenen Koordinaten um weniger als einen vorgeschriebenen Toleranzwert von den im Hauptspeicher 6 gespeicherten ebenen Koordinaten abweichen, so wird diesen ebenen Koordinaten die im Speicher 41 stehende zugehörige Höhenkoordinate zugeordnet. Diese Höhenkoordinate wird dann zusammen mit den beiden vom Radargerät 9 kommenden ebenen Koordinaten im Speicher 6 aufgezeichnet und bei Bedarf der Anzeige- und Auswertevorrichtung 8 zugeführt.

In F i g. 2 sind die beschriebenen Schaltungen etwas mehr im einzelnen dargestellt. Bei 2 ist die Sende- und Empfangsanordnung 2 des Radargeräts 1 dargestellt. Die von dieser Sende- und Empfangsanordnung abgegebenen Informationen werden der Mittelpunktschaltung 3 einerseits und der Datenverarbeitungsanlage 4 andererseits zugeführt. Das Rechengerät 42 besteht aus einzelnen Rechenwerken 420,421 und 422, welche die Angaben über Entfernung, Azimut und Höhe empfangen und auf digitalem Wege die rechtwinkeligen Lagekoordinaten x, y und h berechnen. Es wird hierbei von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß bei einer normalen Radaranlage im Verlauf einer Abtastperiode die Koordinaten x, y und h sich monoton mit der Entfernung ändern. Deswegen können sämtliche Rechnungen auf einfache Additionenzurückgeführt werden. Das Ergebnis ist in jedem Zeitpunkt die Summe sämtlicher seit Beginn der Pulsperiode ausgeführten Operationen (Berechnung durch iterative Addition). Die so berechneten Koordinaten x, y und h werden" in digitaler Paralleldarstellung ausgedrückt, wobei jede Ziffer auf einer Ader erscheint, die zum Speicher 41 führt. Der Speicher besteht vorzugsweise aus einer Matrix von Magnetkernen mit rechteckiger Hysteresisschleife, die an den Kreuzungspunkten zweier senkrecht zueinander verlaufender Drahtgitter angebracht sind. Selbstverständlich kann aber auch jeder andere digitale Speicher Verwendung finden. Das erste dieser Gitter besteht aus allen von den Rechenwerken 420, 421 und 422 ausgehenden horizontal gezeichneten Leitern, welche die Zeilendrähte darstellen. Der Speicher 41 enthält außerdem eine Schreibsteuerschaltung 410 und eine Lesesteuerschaltung 411. Die Schreibsteuerschaltung 410 wird von den von der Mittelpunktschaltung 3 kommenden Signalen gesteuert und erregt die von dem zweiten Drahtgitter gebildeten Spaltenleiter. Die Rechenwerke 420, 421, 422 berechnen Punkt für Punkt für jede Pulsperiode die Koordinaten des Ziels, das der Augenblicksentfernung im betrachteten Zeitpunkt entspricht, für die gegebenen Werte von Höhenwinkel und Azimut der Achse des Abtastbündels. Die von der Mittelpunktschaltung 3 abgegebenen Signale bezeichnen die Koordinaten des empfangenen Echos im Zeitpunkt des Durchgangs der Achse des Bündels durch das Ziel. Diese Koordinaten sind mit einer konstanten Verzögerung bekannt. Den berechneten Koordinaten x, y und h wird deshalb die gleiche Verzögerung erteilt, so daß sie gleichphasig mit dem Signal für den Mittelpunkt geliefert werden. Für jedes Ziel wird also eine gewisse Anzahl von Kernen, die auf dem gleichen vertikalen Spaltendraht sitzen, erregt, wobei jeder Kern einer bestimmten Ziffer der Koordinaten x, y und h entspricht, und die verschiedenen Mittelpunktechos erregen über die Schreibsteuerschaltung 410 nacheinander verschiedene Spaltendrähte.

Eine Lesesteuerschaltung 411, die ähnlich aufgebaut ist wie die Schreibsteuerschaltung 410, gestattet das zeilenweise Ablesen der im Speicher 41 aufgezeichneten Informationen x, y und h. Der Hauptspeicher 6 dient zur Aufnahme sämtlicher Informationen, die ein bestimmtes Ziel betreffen. Da diese Informationen mit gleicher Adresse gruppiert sind, besitzt der Hauptspeicher 6 eine große Speicherfähigkeit und besteht vorzugsweise ebenfalls aus Magnetkernmatrizen. In diesem Speicher, wo sämtliche Informationen ebenfalls in digitaler Form gespeichert sind, entspricht jede Magnetkernebene

einer Ziffer einer der dem Ziel zugeordneten Koordinaten. Ferner entsprechen gleichliegende Kerne verschiedener Ebenen dem gleichen Ziel.

Aus der bekannten Arbeitsweise der Magnetkernmatrizen folgt unmittelbar, daß mittels geeigneter Wahl der erregten Zeilen- und Spaltendrähte entsprechend einer bestimmten Adresse alle gleichliegenden Kerne verschiedener Ebenen, die eine bestimmte Lage einnehmen, gleichzeitig gewählt werden können. Diese Wahl, die sich durch eine Ummagnetisierung der Kerne bemerkbar macht, ergibt abwechselnd eine Aufzeichnung und eine Ablesung.

Die abgelesenen Informationen werden für jede Ebene durch einen gemeinsamen Lesedraht aufgenommen, der durch alle Kerne der Ebene verläuft. Ein zweiter gemeinsamer Draht dient zur Aufzeichnung entweder der vorher abgelesenen Information oder einer neuen Information.

Die Eingabe der von dem zweidimensionalen Radargerät 9 gelieferten ebenen Koordinaten geht über das Eingabewerk? vor sich, das die Taktfolge und gegebenenfalls die Codierung an die Taktfolge der Umschaltung des Hauptspeichers 6 anpaßt. Der Hauptspeicher 6 enthält selbstverständlich eine so große Anzahl von Magnetkernebenen, daß er nicht nur die drei Koordinaten x, y und h, sondern auch andere notwendige Zwischeninformationen, z. B. die zur Bildung eines Mittelwerts erforderlichen aufeinanderfolgenden Werte der Höhe h, speichern kann.

Die Vergleichsschaltung 5 untersucht die Ebenen des Hauptspeichers 6 Adresse für Adresse und notiert demgemäß in jedem Zeitpunkt eine Gruppe von ebenen Koordinaten x, y, die jeweils systematisch mit allen im Speicher 41 stehenden Koordinatengruppen χ und y verglichen werden. Hierzu betätigt die Vergleichsschaltung 5 die Lesesteuerschaltung 411 des Speichers 41, die nacheinander jeden vertikalen Spaltendraht des Speichers 41 erregt, auf dem die Koordinaten eines Ziels gespeichert sind. Die entsprechenden Koordinaten λ: und y werden der Vergleichsschaltung 5 zugeführt, wo sie beispielsweise in bistabilen Speicherkreisen gespeichert werden.

Um den Vergleich der vom Speicher 41 abgelesenen ebenen Koordinaten mit den vom Hauptspeicher 6 gelieferten ebenen Koordinaten nacheinander durchzuführen, besitzt die Vergleichsschaltung ein Paralleladdierwerk, das die Differenz zwischen den beiden Informationsgruppen bestimmt. Jedesmal wenn diese Differenz kleiner als ein bestimmter vorgeschriebener Wert ist, wird der entsprechende Höhenwert h mit den vom Hauptspeicher 6 stammenden zugehörigen ebenen Koordinaten* und y in eine bestimmte Adresse im Speicher 6 eingeschrieben. Die Vergleichsschaltung 5 kann auch mehrere logische Schaltkreise enthalten, die mit verschiedenen Schwellwerten arbeiten und somit den Informationen verschiedene Bewertungen erteilen. Man erhält so in jedem Fall eine Zuordnung der vom Radargerät 1 gelieferten Informationen zu den im Hauptspeicher 6 stehenden, vom Radargerät 9 stammenden Informationen.

Die Vergleichsschaltung 5 kann mit sehr großer Arbeitsgeschwindigkeit im Vergleich zu der Dauer der Höhenabtastung arbeiten. Die Vergleiche werden vollkommen unabhängig von der wirklichen Zeit vorgenommen, also unabhängig von dem Zeitpunkt, in welchem die Informationen aufgezeichnet wurden.

ίο Wenn der Vergleichsvorgang für ein bestimmtes Ziel durchgeführt worden ist, kehrt die Vergleichsschaltung auf Null zurück, und sie löst die Ablesung des nachfolgenden vertikalen Spaltenleiters im Speicher 41 aus. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich dann, bis alle im Speicher 41 gespeicherten Informationen geprüft sind.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   ao 1. Radaranlage mit einem Radargerät mit Horizontalabtastung; mit einem langsamer arbeitenden Radargerät mit Horizontalabtastung und überlagerter Höhenabtastung sowie mit Rechnern zur Umrechnung der von den Radargeräten durch die Horizontalabtastung gelieferten Ortungssignale in kartesische Zielkoordinaten, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks automatischer Zuordnung der mit dem dreidimensionalen Radargerät (1) gewonnenen Höheninformation zu den mit dem zweidimensionalen Radargerät (9) gewonnenen Koordinaten desselben Zieles je ein dreidimensionaler Speicher (6 bzw. 41) für die mit dem zweidimensionalen Radargerät bzw. mit dem dreidimensionalen Radargerät gewonnenen Zielkoordinaten vorgesehen ist und daß zwischen die Speicher eine Vergleichsschaltung (5) geschaltet ist, die einen Vergleich zwischen den gespeicherten ebenen Koordinaten durchführt und bei Feststellung einer Überein-Stimmung in einem vorgegebenen Toleranzbereich eine Umspeicherung der Höheninformation aus dem Speicher (41) des dreidimensionalen in den Speicher (6) des zweidimensionalen Radargerätes auslöst.

   2. Radaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Umspeicherung einer Höheninformation in den Speicher (6) des zweidimensionalen Radargerätes automatisch eine Ausgabe der drei in diesem Speicher befindlichen, zusammengehörigen Ortungsinformationen an eine Anzeige- oder Auswerteeinrichtung (8) erfolgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Electronics, 32 (1959), Heft 21, S. 46 bis 50;

   Telefunken-Zeitung, 32 (1959), Heft 126, S. 221 bis 228;

   Arithmetik Operations in Digital Computers, D. van Nostrand Comp. Inc., New York, 1955, S. 358 und 359.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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