DE1277950B - Radarsystem fuer dreidimensionale Zielpositionsbestimmung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIs

HOIq

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/63

Nummer: 1277 950

Aktenzeichen: P 12 77 950.9-35 (N 26737)

Anmeldetag: 18. Mai 1965

Auslegetag: 19. September 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radarsystem für dreidimensionale Zielpositionsbestimmung mit einem ständig wirksamen ersten Radargerät und zugehöriger azimutal kontinuierlich umlaufender, in Höhenrichtung nur schwach bündelnder Antenne zur Azimut- und Entfernungsbestimmung und mit einem zweiten Radargerät und zugehöriger azimutal kontinuierlich umlaufender und elektronisch in der Höhe schwenkbarer zweiter Antenne zur Bestimmung des Höhenwinkels und der Entfernung.

Eine der wichtigsten Forderungen, die an ein solches Radarsystem gestellt werden, besteht darin, daß die vom Radarsystem gelieferten Zieldaten jedesmal in möglichst kurzer Zeit erneuert werden, mit anderen Worten, daß die Informationsfolge möglichst groß ist. Bei den bekannten Radarsystemen der obenerwähnten Art wird der Raum gleichzeitig von dem ersten und dem zweiten Radargerät abgetastet. Die Informationsfolge kann dabei nur gering sein, weil die Geschwindigkeit, mit der das zweite Radargerät den Raum abtastet, nur verhältnismäßig niedrig sein kann. Außerdem muß das Azimutdiagramm des zweiten Radargerätes breit sein, damit bei einer bestimmten azimutalen Drehgeschwindigkeit der Antenne des zweiten Radargerätes eine lückenlose Raumabtastung erzielt wird.

Infolge des breiten Azimutdiagramms ist die Auswertung der mit den beiden Radargeräten empfangenen Signale schwierig, insbesondere dann, wenn sich im abgetasteten Raum eine große Anzahl von Zielen befindet.

Die Erfindung bezweckt, ein Radarsystem der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem obenerwähnte Nachteile weitgehend behoben sind.

Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck die genannte zweite Antenne als allseits scharf bündelnde Antenne ausgelegt, deren Antennenabtast- ebene in an sich bekannter Weise derart gegenüber der Vertikalen geneigt ist, daß eine Bündelschwenkung in der Antennenabtastebene eine Höhenwinkelabtastung herbeiführt, welche trotz kontinuierlicher azimutaler Drehung dieser (zweiten) Antenne in der vertikalen Ebene erfolgt, während eine Azimutvergleichsvorrichtung vorgesehen ist, die jeweils lediglich dann, wenn die Höhenwinkelabtastebene der zweiten Antenne die Azimutrichtung eines mit dem ersten Radargerät erfaßten Zieles erreicht, das sich normalerweise im Bereitschaftszustand befindende zweite Radargerät zur Durchführung der Höhenwinkelabtastung veranlaßt.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden jetzt an Hand der Figuren näher erläutert, in denen

Radarsystem für dreidimensionale
Zielpositionsbestimmung

Anmelder:

N. V. Hollandse Signaalapparaten,

Hengelo, Overijsel (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Scherrmann

und Dr.-Ing. R. Rüger, Patentanwälte,

7300 Eßlingen, Fabrikstr. 9

Als Erfinder benannt:

Ype Jorna, Apeldoorn;

Cornells Augustinus van Staaden,

Willem Stoorvogel,

Eric Ferwerda, Hengelo, Overijsel (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 21. Mai 1964 (64 05 625) - ■

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des Radarsystems nach der Erfindung zeigt,

F i g. 2 ein Diagramm zur Erklärung der bei rotierender Antenne senkrecht verlaufenden Höhenwinkel-Suchabtastung darstellt,

F i g. 3 graphisch die Beziehung zwischen Azimut und Höhenwinkel der in bezug auf ihre Drehachse schräg angeordneten zweiten Antenne darstellt,

F i g. 4 ein Diagramm der senkrecht verlaufenden Höhenwinkel-Suchabtastung bei Verwendung von in zwei Teile aufgeteilten Sendeimpulsen zeigt,

F i g. 5 das Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Radarsystems nach der Erfindung zeigt,

F i g. 6 ein Diagramm der kreuzförmig verlaufenden Positions-Meßabtastung darstellt,

F i g. 7 in Diagrammen die Lage der kreuzförmig verlaufenden Positions-Meßabtastung bei kleinem bzw. großem Höhenwinkel eines Zieles darstellt.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform des Radarsystems nach der Erfindung ist 1 ein kontinuierlich wirksames erstes Radargerät, das aus

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einem Sender 2 und einem Empfänger 3 besteht, die über einen Sende-Empfangs-Schalter 4 mit einer zugehörigen Antenne 5 gekoppelt sind. Die Antenne 5 ist dabei so ausgelegt, daß die vertikale Ausdehnung eines von dieser Antenne ausgesendeten Bündels um viele Male größer ist als die horizontale Ausdehnung, wie es z. B. bei einem fächerförmigen oder kosekans²-Bündel der Fall ist. Vom Azimutmotor 6 angetrieben, rotiert diese Antenne dauernd um die

tung 21, bestehen. Beim in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Speicherwerk 20 (der Zielkoordinatenspeicher) der Azimutvergleichsvorrichtung 19 so eingerichtet, daß es Positionsdaten einer 5 Vielzahl von Zielen in digitaler Form speichert und laufend erneuert, während die logische Schaltung 21 zum ununterbrochenen Vergleich der in binäre Form umgewandelten augenblicklichen Azimutrichtung der kontinuierlich rotierenden Antenne 15 mit der

Drehachse 7, während sie vom Sender 2 mit Im- io Azimutrichtung jedes der im erwähnten Zielpulsen gespeist wird. Dieses erste Radargerät tastet koordinatenspeicher gespeicherten Ziele dient. Die in somit den Raum fortwährend mit dem vorerwähn- diesem Speicher gespeicherten Azimut- und Entferten breiten Bündel ab, wobei die innerhalb des Er- nungsdaten der mit dem ersten Radargerät erfaßten fassungsbereiches des Radargerätes befindlichen Ziele werden dabei in binärer Form einem ersten Ziele einen bestimmten Teil der ausgesendeten 15 Koordinatengenerator 22 entnommen, der aus einem Energie reflektieren. Die bei Demodulation dieser an den Ausgang des Empfängers 3 angeschlossenen Zielechosignale am Ausgang des Empfängers 3 auf- automatischen Detektor 23, Azimut- und Entfertretenden Videoimpulse werden zum Feststellen des nungszählern24 bzw. 25, einer zentralen Zeitsteuerung Azimuts und der Entfernung dieser Ziele über die 26 und einem Pufferspeicher 27 besteht. Der Zusam-Leitung 8 einem Anzeigegerät 9 mit einem Lageplan- 20 menhang dieser Vorrichtungen ist in F i g. 1 schemaschirm 10 zugeführt. Zum Bestimmen des Höhen- tisch dargestellt. Der Azimutzähler 24 ist über die winkeis und der Entfernung der erwähnten Ziele ent- Leitung 28 mit einem Antennenumwandler 29 gehält das System weiter ein zweites Radargerät 11, be- koppelt, der bei jeder Verdrehung der Antenne 5 um stehend aus einem Sender 12 und einem Empfänger z. B. einen Milliradianten einen Zählimpuls liefert 13, die über einen Sende-Empfangs-Schalter 14 mit 35 und bei einer Verdrehung dieser Antenne um 0, 90, einer zugehörigen elektronisch in der Höhe schwenk- 180 und 270° jeweils einen Rückstellimpuls abgibt, baren zweiten Antenne 15 gekoppelt sind. Diese Der Azimutzähler 24 zählt diese Impulse, wobei er zweite Antenne wird von einem Azimutmotor 40 an- jedesmal beim Empfang eines Rückstellimpulses getrieben, so, daß sie dauernd um die Drehachse 18 erneut anfängt, wodurch die sich stets ändernde rotiert. Das erwähnte Anzeigegerät ist dabei mit an 30 Azimutrichtung der Antenne 5 samt dem Quadranten, sich bekannten Mitteln versehen, durch die mittels in digitaler Form, laufend beibehalten wird. Der Enteines Kursors ein auf dem Lageplanschirms darge- fernungszähler 25 zählt Entfernungszählimpulse, die stelltes Ziel ausgewählt wird, dessen mit Hilfe des über den Eingang 30 zugeführt werden, wobei er stets zweiten Radargerätes empfangene Zielechos dann beim Empfang eines Startimpulses, der von der zennach Demodulation über die Leitung 16 dem An- 35 tralen Zeitsteuerung 26 aus dem Synchronimpuls zeigegerät 9 zur Darstellung auf einem E-Schirm 17, abgeleitet und über die Leitung 31 geliefert wird, neu der Entfernung und Höhe des Zieles angibt, züge- anfängt.

führt werden. Der Bereich des selbsttätigen Detektors 23 ist in

Gemäß der Erfindung ergibt sich ein besonders mehrere Entfernungsquanten unterteilt. Dieser Degünstiges und in jeder Hinsicht vorteilhaftes Radar- 40 tektor ist von an sich bekannter Bauart und besteht system für dreidimensionale Zielpositionsbestim- aus einem in der Figur nicht näher angegebenen mung, wenn die genannte zweite Antenne 15 als all- Videoteil, dem ein logischer (digitaler) Teil folgt. Im seits scharf bündelnde Antenne ausgelegt ist, deren Videoteil, der aus einer Schwellwertvorrichtung und Antennenabtastebene eine Höhenwinkelabtastung einer Quantisiervorrichtung besteht, wird das Videoherbeiführt, welche trotz kontinuierlicher azimutaler 45 signal des Empfängers 3 amplituden- und längen-Drehung dieser (zweiten) Antenne in der vertikalen mäßig standardisiert. Im logischen Teil, der aus Ebene erfolgt, und wenn weiter eine Azimutver- einem statistischen Detektor besteht, wird das stangleichsvorrichtung 19 vorgesehen ist, die jeweils dardisierte Signal einer Detektion mit bestimmten mit lediglich dann, wenn die Höhenwinkelabtastung der großer Sorgfalt gewählten Kriterien unterworfen, zweiten Antenne die Azimutrichtung eines mit dem 50 Wenn der selbsttätige Detektor im Videosignal mehersten Radargerät erfaßten Zieles erreicht, das sich rerer aufeinanderfolgender Empfangszeiten im gleinormalerweise im Bereitschaftszustand befindende chen Entfernungsquantum das Vorhandensein eines zweite Radargerät 11 zur Durchführung der Höhen- Signals feststellt, das den angelegten Kriterien genügt, winkelabtastung veranlaßt. wird ein Schaltimpuls über die Leitung 32 den

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform 55 Azimut- und Entfernungszählern 24 bzw. 25 zugedes Radarsystems besteht die erwähnte Azimutver- führt, die beim Empfang eines solchen Schaltimpulses gleichsvorrichtung 19 aus einer Schaltungsanordnung die augenblicklichen Zählerinhalte, die in binärer zum Vergleichen binärer Zahlenwerte, die den er- Form das Azimut des Schwerpunktes des Zieles bzw. wähnten zu vergleichenden Azimutrichtungen ent- die Entfernung zum Ziel angeben, über die Leitung sprechen. Schaltungsanordnungen zum Vergleichen 60 33 in den Pufferspeicher 27 übertragen. Der Pufferbinärer Zahlenwerte sind aus der elektronischen speicher 27 wird während dieser Übertragung von Rechenmaschinentechnik in verschiedenen Ausfüh- einem Ausgangsimpuls der zentralen Zeitsteuerung 26 rungsformen ausreichend bekannt, so daß hier die und vom Schaltimpuls des selbsttätigen Detektors 23 Erwähnung genügt, daß derartige Schaltungsanord- gesteuert, die ihm über die Leitungen 34 bzw. 35 nungen im Prinzip aus mehreren Speichern, z. B. in 65 zugeführt werden. Infolge der besonderen Detek-Form eines aus einer Vielzahl magnetischer Ring- tionsbedingungen des selbsttätigen Detektors 23 werkerne mit rechteckiger Hysteresisschleife aufgebauten den fehlerhafte Zielspeicherungen dabei weitgehend Magnetspeicherwerks 20 und einer logischen Schal- vermieden.

Der Inhalt des Ausgangsregisters des Pufferspeichers 27 wird dann von der Azimutvergleichsvorrichtung 19 übernommen und im Zielkoordinatenspeicher 20 gespeichert, so daß nach einer oder mehreren Umdrehungen der Antenne 5 das Azimut und die Entfernung aller innerhalb des Meßbereiches des ersten Radargerätes 1 befindlichen Ziele in azimutaler Reihenfolge im Speicher 20 der Azimutvergleichsvorrichtung 19 gespeichert sind und ständig aufgearbeitet werden. Das zweite Radargerät 11 ergänzt diese Zieldaten völlig selbsttätig mit dem zagehörigen Höhenwinkel, wobei jeweils, wenn dem im Koordinatenspeicher 20 gespeicherten Azimut sowie der Entfernung der zugehörige Höhenwinkel zugesetzt wird, die Azimutrichtung des nächsten Zieles in der Reihe der in azimutaler Folge im Koordinatenspeicher 20 gespeicherten Ziele über die Leitung 35' in die logische Schaltung 21 eingespeist wird. Die kontinuierlich rotierende Antenne 15 ist mit einem Antennenumwandler 36 und einem Azimutzähler 37 gekoppelt, der auf eine Weise, die ganz der in bezug auf den Azimutzähler 24 beschriebenen Weise entspricht, die Azimutrichtung und den Quadranten der Antenne 15 an Hand der von der Wandlungsvorrichtung 36 gelieferten Zähl- und Rückstellimpulse in digitaler Form regelmäßig aufarbeitet. Die dem Zählerstand und der Quadrantenanzeige des Azimutzählers 37 entsprechende und sich mit der Antennenrotation ändernde Azimutrichtung der Antenne 15 wird ununterbrochen über die Leitung 38 in die Azimutvergleichsvorrichtung 19 eingespeist und in der logischen Schaltung 21 mit der in dieser über die Leitung 35' eingespeisten Azimutrichtung verglichen. Jeweils, wenn die logische Schaltung 21 der Azimutvergleichsvorrichtung 19 feststellt, daß die Azimutrichtung der Antenne 15 einem solchen über die Leitung 35' aus dem Speicher 20 in die logische Schaltung 21 eingespeisten Azimutwert entspricht, wird das zweite Radargerät 11 von der Azimutvergleichsvorrichtung 19 für die Dauer einer Höhenwinkelabtastung freigegeben, während zugleich der Bündelaustrittswinkel des dabei von der Antenne 15 ausgesendeten Bündels während dieser Zeitdauer auf elektronischem Wege variiert wird, um mittels dieser Höhenwinkelabtastung den zum betreffenden Ziel gehörigen Höhenwinkel und die Entfernung zu bestimmen.

Die elektronische Veränderung des Bündelaustrittswinkels hat den Vorteil, daß keine beweglichen Teile erforderlich sind, so daß die Höhenwinkelabtastung sehr schnell ausgeführt werden kann.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist die elektronisch gesteuerte zweite Antenne 15 eine frequenzabhängige Höhenantenne, die, wie in der Figur schematisch angegeben ist, aus mehreren zu eper »Platte« zusammengefügten Schlitzstrahlern 39 besteht, die über einen dispergierenden Hohlleiter gespeist werden, der sich an der Rückseite der erwähnten Platte befindet und somit in der Figur nicht sichtbar ist. Bekanntlich ändert sich bei Antennen dieser Art der Bündelaustrittswinkel mit der Trägerfrequenz der der Antenne zugeführten Impulsenergie, so daß durch Änderung der Trägerfrequenz eine Höhenwinkelabtastung ausgeführt werden kann.

Eine solche Höhenwinkelabtastung kann selbstverständlich nur dann eine Information über den Höhenwinkel eines mit dem ersten Radargerät erfaßten Zieles ergeben, wenn sie in demjenigen Teil des Raumes erfolgt, der dem zum Zeitpunkt der Erfassung des erwähnten Zieles vom breiten Bündel der ersten Antenne bestrichenen Teil des Raumes entspricht.

Bei der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die breite Bündelebene der kontinuierlich rotierenden Antenne 5 vertikal, während das bei Freigabe des zweiten Radargerätes 11 von der zweiten Antenne 15 ausgesendete Bündel eine Höhenwinkelabtastung senkrecht nach oben ausführt, trotz der Tatsache, daß diese zweite Antenne vom Azimutmotor 40 kontinuierlich mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetrieben wird. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, daß diese kontinuierlich rotierende zweite Antenne 15 um einen in F i g. 1 angegebenen Winkel k in bezug auf die Drehachse 18 gekippt ist. Infolge dieser schrägen Lage der Antenne tritt nämlich während der Aufwärtsbewegung des ausgesendeten Bündels auch eine der in Fig. 1 dargestellten Rotationsrichtung der Antenne 15 entgegengesetzte Azimutbewegung des Bündels auf, die bei passend gewählter Änderung der Trägerfrequenzen der Höhenwinkelabtastungsimpulse die infolge der Antennenrotation auftretende Azimutbewegung des Bündels aufhebt.

Zur Erläuterung dieses Zusammenhanges zeigt F i g. 2 in einem rechtwinkligen Koordinatensystem XYZ die Lagen, die die schräge Antennenabtastebene AOB der um einen Winkel k = 45° gekippten und in der Pfeilrichtung rotierenden Antenne 15 nacheinander zu den Zeitpunkten T_n, T_{n + 1}, T_{n + 2}, zu denen ein Höhenwinkelabtastungsimpuls ausgesendet wird, einnimmt. Die Antennenabtastebene AOB stellt dabei die Ebene dar, in der das Bündel sich während einer Höhenwinkelabtastung bewegen würde, wenn die Antenne stillstünde. Die Antenne 15 rotiert jedoch kontinuierlich während der Höhenwinkelabtastung, so daß die Antennenabtastebene zu den Zeitpunkten T_n, T_{n + 1}, T_n+2, zu denen ein Höhenwinkelabtastungsimpuls ausgesendet wird, die in der Figur dargestellte Lage einnimmt, wobei die Azimutrichtung der Antenne durch OB, OB₁ bzw. OB₂ gegeben wird. Die Zahl der von der Antennenabtastebene A OB eingenommenen Lagen ist in F i g. 2 deutlichkeitshalber auf drei beschränkt, entspricht jedoch selbstverständlich in Wirklichkeit der Zahl der während einer vollständigen Höhenwinkelabtastung ausgesendeten Impulse. Wenn angenommen wird, daß zum Zeitpunkt T_n ein Höhenwinkelabtastungsimpuls mit einer derartigen Trägerfrequenz ausgesendet wird, daß das in der Abtastebene AOB befindliche Bündel OF₁ einen Höhenwinkel E hat, so geht aus der Figur hervor, daß bei diesem Höhenwinkel die Azimutrichtung des Bündels OF₁ sich um einen gewissen Winkel b von der Antennenazimutrichtung OB unterscheidet. Mathematisch läßt sich nachweisen, daß die Beziehung zwischen E und b durch die Formel

sir\b
tgfc

gegeben wird. Der Winkel, um den die Antenns 15 gekippt ist, beträgt 45°, so daß tgk = 1 ist. Die Formel (1) läßt sich somit schreiben:

sin 6 = tg£. (2)

Eine graphische Darstellung dieser Beziehung, auf die nachstehend hingewiesen wird, ist in F i g. 3 dar-

gestellt. Wenn sowohl die linke als auch die rechte Seite der Gleichung

sinb = tgE zeitlich differenziert werden, ergibt sich:

dt

d* cos²E)^rl-tg^YE

(3)

ab

wobei -r- die Geschwindigkeit darstellt, mit der sich

di

der bei der erwähnten Freigabe des zweiten Radargerätes die erwähnten Torschaltungen mittels eines fest in der Frequenzsteuervorrichtung eingebauten Programms derart steuert, daß die erwähnten gleich-

5 weit voneinander entfernten Frequenzen in fester Folge in Form einer entsprechenden Zahl impulsmodulierter Trägerfrequenzen dem Sender 12 als Steuersignal zugeführt werden.

Weil jede von der Antenne 15 durchgeführte ver-

o tikale Höhenwinkelabtastung unter der Steuerung der Azimutvergleichsvorrichtung 19 stets dann erfolgt, wenn die Azimutrichtung der Antenne 15 der Azimutrichtung eines vom ersten Radargerät erfaßten Ziels entspricht, hat eine solche Höhenwinkel-

das Bündel als Funktion der Höhenwinkelbewegung
in Azimut bewegt. Aus F i g. 2 ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Azimutbewegung des Bündels der 15 abtastung den Empfang mehrerer Zielechoimpulse infolge der Antennenrotation auftretenden Azimut- zur Folge. Nach Demodulation im Empfänger 13 bewegung des Bündels entgegengesetzt ist. Eine ver- werden diese Impulse dem an den Ausgang dieses tikal verlaufende Höhenwinkelabtastung ergibt sich Empfängers angeschlossenen selbsttätigen Detektor dadurch, daß die Trägerfrequenzen der nacheinander 42 zugeführt. Dieser selbsttätige Detektor arbeitet im zu den Zeitpunkten T_n, T_n+1, T_n+2 usw. ausgesen- 20 Prinzip genauso wie der vorstehend erwähnte selbstdeten Höhenwinkelabtastungsimpulse so gewählt tätige Detektor 23. Er bildet zusammen mit einem

Höhenwinkelzähler 43, einem Entfernungszähler 44, einer zentralen Zeitsteuerung 45 und einem Pufferspeicher 46 einen zweiten Koordinatengenerator 47. 25 Der Höhenwinkelzähler 43 zählt die während der Höhenwinkelabtastung von der Frequenzsteuereinheit 41 an den Sender 12 abgegebenen Höhenwinkel·

werden, daß die zugeordneten Werte von E und τ—

db

einen Wert von -j— liefern [s. Gleichung (3)], der

abtastungsimpulse und ist zu diesem Zweck über die Leitung 48 an einen Ausgang der Frequenzsteuer-

jederzeit gleich der Antennenrotationsgeschwindigkeit ist. Die resultierende Azimutalbewegung des
Bündels ist in diesem Fall Null, und das Bündel
bewegt sich somit ausschließlich in der vertikalen
Ebene COZ, d. h., die Trägerfrequenzen der zu den 30 vorrichtung angeschlossen. Da sich das Bündel innerZeitpunkten T_n, T_n+1, T_n+2 usw. ausgesendeten Im- halb des Meßbereiches von 0 bis 30° bei jedem auspulse richten das Bündel schrittweise gemäß OF₁, gesendeten Höhenwinkelabtastungsimpuls um ein OF₂, OF₃ usw. Im Höhenwinkelmeßbereich, der sich festes Höhenwinkelinkrement aufwärts bewegt, wird bei der vorliegenden Ausführungsform von Null bis der augenblickliche Höhenwinkel des Bündels wäh-30° erstreckt, ist das Höhenwinkelinkrement des sich 35 rend einer Höhenwinkelabtastbewegung vom Höhenvertikal aufwärtsbewegenden Bündels für jeden aus- winkelzähler 43 an Hand der Zahl der ihm zugeführgesendeten Impuls praktisch konstant, wie aus dem ten Höhenwinkelabtastungsimpulse regelmäßig auf-Verlauf der in F i g. 3 dargestellten £-Z>-Kurve er- gearbeitet.

sichtlich ist, die bis zu einem Höhenwinkel von 30° Der Entfernungszähler 44 zählt die regelmäßig

praktisch linear ist. Der Wert dieses konstanten 40 auftretenden Entfernungszählimpulse, die ihm über Höhenwinkelinkrementes wird durch den Wert des den Eingang 49 zugeführt werden, wobei er jeweils Kippwinkels k, die Impulswiederholungsfrequenz der beim Empfang eines Startimpulses, der von der zenausgesendeten Höhenwinkelabtastungsimpulse und tralen Zeitsteuerung 45 aus dem Synchronisierungsdie Rotationsgeschwindigkeit der Antenne bestimmt. impuls abgeleitet und über die Leitung 50 dem Zähler Bei der vorliegenden Ausführungsform (bei der der 45 zugeführt wird, neu anfängt. Wenn der selbsttätige Kippwinkel k = 45° beträgt) wirkt das zweite Radar- Detektor 42 im Videosignal mehrerer aufeinandergerät synchron mit dem ersten. Das zweite Radargerät muß somit während einer zum Durchführen
einer Höhenwinkelabtastung ausreichenden Zeit freigegeben werden. Während dieser Zeit sendet das
zweite Radargerät eine Anzahl Impulse aus, deren
Trägerfrequenz, von einer festen Anfangsfrequenz
ausgehend, sich so ändert, daß sich das von der
zweiten Antenne 15 ausgesendete Bündel bei jedem
ausgesendeten Impuls um ein festes Höhenwinkelinkrement aufwärts bewegt.

Zum Erzeugen der erforderlichen Frequenzen ist
das mit der Antenne 15 gekoppelte zweite Radargerät 11 mit einer Frequenzsteuervorrichtung 41 versehen, die aus einem Gebilde von Kristalloszillatoren, ₆ kriterien des selbsttätigen Detektors 42 weitgehend Torschaltungen, Verstärkern, Mischstufen, Frequenz- vermieden werden.

vervielfachern, Modulatoren usw. besteht, mit dessen Der Ausgangsspeicher des Pufferspeichers 46 wird

Hilfe eine der Anzahl der bei jeder Höhenwinkel- dann von der Azimutvergleichsvorrichtung 19 ausabtastung ausgesendeten Impulse entsprechende Zahl gelesen, und die Höhenwinkel- und Entfernungsgleich weit voneinander entfernter Frequenzen er- 65 information wird im Zielkoordinatenspeicher 20 zur zeugt werden, die in fester Folge numeriert sind. Zum bereits vorhandenen Azimut- und Entfernungsinfor-Steuern der Torschaltungen ist die Frequenzsteuer- mation des betreffenden Zieles hinzugespeichert, vorrichtung weiter mit einem Digitalzähler versehen, während auch die ganze Information, d. h. Azimut

folgender Empfangszeiten im gleichen Entfernungsquantum das Vorhandensein eines Signals feststellt, das den im selbsttätigen Detektor angelegten Detektionskriterien entspricht, wird dem Höhenwinkelzähler 43 und dem Entfernungszähler 44 über die Leitung 51 ein Schaltimpuls zugeführt, und diese Zähler übertragen beim Empfang eines solchen Schaltimpulses die zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Zählerinhalte, die in binärer Form den Höhenwinkel des Schwerpunktes des Ziels und die Entfernung bis zum Ziel angeben, über die Leitung 52 auf den Pufferspeicher 46. Auch hier gilt, daß fehlerhafte Speicherungen infolge der besonderen Detektions-

und Entfernung sowie Höhenwinkel und Entfernung · des Zieles, in digitaler Form am Ausgang 53 der Azimutvergleichsvorrichtung auftritt.

Das Radarsystem nach F i g. 1 arbeitet mit einer derartigen Impulswiederholungsfrequenz und Antennenrotationsgeschwindigkeit, daß die Zahl der Echoimpulse je Antennenbündelbreite für eine gute Wirkung des an den Ausgang des Empfängers 13 angeschlossenen selbsttätigen Detektors 42 ausreicht.

Bei einer niedrigeren Impulswiederholungsfrequenz und/oder einer höheren Antennenrotationsgeschwindigkeit kann die Zahl der Echoimpulse je Antennenbündelbreite unzureichend zum Anwenden selbsttätiger Detektion sein. Diese Zahl läßt sich jedoch auf besonders einfache Weise verdoppeln.

Bei einer für eine niedrigere Impulswiederholungsfrequenz und/oder eine höhere Antennenrotationsgeschwindigkeit geeigneten Ausführungsform des Radarsystems nach F i g. 1 ist die Frequenzsteuervorrichtung zu diesem Zweck so ausgeführt, daß der Sender des zweiten Radargerätes bei Freigabe Höhenwinkelabtastungsimpulse liefert, die je in zwei Teile P und Q aufgeteilt sind, wobei jeder Teil eine eigene Frequenz hat, so daß die zweite Antenne gleichsam zwei der Höhe nach unterschiedliche Bilödel ausstrahlt. Die Frequenzdifferenz zwischen defl Teilen ist dabei konstant. Dies ist in Fig. 4, die eiien Teil der vertikalen Höhenwinkelabtastung darstellt, schaubildlich angegeben. In dieser Figur stellen die schrägen Abtastlinien die Schnittlinien der gekippten Antennenabtastebene mit einem Teil der Kugel, die die zweite Antenne 15 als Mittelpunkt hat, im Augenblick der Sendung der betreffenden Höhenwinkelabtastungsimpulse dar. Die paarweise übereinanderliegenden Punkte stellen die Bündelzentren daf, während der in dieser Figur gezeichnete Kreis die Aiitennenbündelbreite in den 3-iffe-Punkten im Quersclnitt darstellt. Diese Figur zeigt deutlich, daß die Zähl der Zielechoimpulse, die je Antennenbündelbrejte empfangen werden können, bei Anwendung aufgeteilter Impulse das Zweifache der Zahl bei Anwendung einfacher Impulse ist.

£s sei bemerkt, daß die Höhenwinkelabtastung erforderlichenfalls auch in der Abwärtsrichtung ausgeführt werden kann. Hierzu ist es nur erforderlich, daß die Frequenzänderung in umgekehrter Richtung veiläuft und daß die Antenne 15 in der anderen Richtung als beim beschriebenen Ausführungsbeispiel in bezug auf ihre Drehachse in der Rotationsrichtung gekippt ist.

Die Größe des Kippwinkels k ist wenig kritisch; diese kann 45° sein, sie kann jedoch auch einen anderen Wert haben. Es soll jedoch berücksichtigt werden, daß die Größe des Kippwinkels k einer der Faktoren ist, die die maximale Größe des Höhenwüikelmeßbereiches und die Größe des infolge der Antennenrotation nach jeder vollendeten Höhenwinkelabtastung auftretenden Schattensektors bestimmen.

Der Vergleich der Azimutrichtung der Antenne 15 mil der Azimutrichtung von Zielen braucht keineswegs gemäß dem bei der beschriebenen Ausführungsfoiim angewandten digitalen Verfahren zu erfolgen, sondern kann selbstverständlich auch gemäß bekannten analogen Vergleichsverfahren stattfinden.

Im Gegensatz zum in F i g. 1 dargestellten Ausfülirungsbeispiel, bei dem die Antennen 5 und 15 je um die eigene Drehachse rotieren und von je einem gesonderten Azimutmotor angetrieben werden, ist es besonders vorteilhaft, diese beiden Antennen um eine gemeinsame Achse rotieren zu lassen, wobei sie in Bezug aufeinander fest angeordnet sind. Bei einer solchen Ausführungsform der Antennen wird ihre Steuerung einfacher. Letzteres ist insbesondere vorteilhaft bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform, bei der das zweite Radargerät mit in zwei Teile aufgeteilten Sendeimpulsen arbeitet und die zweite Antenne 15 Messungen zweier Art durchführt, nämlich:

a) Die Höhenwinkelmessung, die in bezug auf neu auftretende Ziele ausgeführt wird, um die mit Hilfe des ersten Radargerätes bestimmten zwei Koordinaten mit der dritten Koordinaten zu ergänzen. Diese Messung erfolgt auf die im vorstehenden bereits beschriebene Weise dadurch, daß die Bündel der zweiten kontinuierlich rotierenden Antenne einen vertikalen Bündelbewegung (Höhenwinkelabtastung) in der Azimutrichtung des Zieles durchführen.

b) Die Positionsmessung, die regelmäßig an allen »bekannten« Zielen durchgeführt wird, um die drei Koordinaten des Zieles gleichzeitig zu messen. Diese Messung erfolgt dadurch, daß die Bündel der zweiten kontinuierlich rotierenden Antenne eine kreuzförmige Bewegung (Positionsmeßabtastung) über die vorhergesagte Zielposition ausführen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 sind die bestimmten Teilen der F i g. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform enthält wieder ein erstes Radargerät 1, das mit einer zugehörigen ersten Antenne 5 gekoppelt ist, und ein zweites Radargerät 11, das mit der zugehörigen zweiten Antenne 15 gekoppelt ist. Die Antennen 5 und 15 sind in Bezug aufeinander fest angeordnet, und zwar so, daß sie in der horizontalen Ebene einen festen Winkel von 180° einschließen. Die zwei Antennen werden vom Azimutmotor 54 angetrieben und rotieren um eine gemeinsame Drehachse 55. Auf völlig ähnliche Weise, wie sie an Hand der F i g. 1 beschrieben ist, werden bei der Rotation des Antennensystems 5, 15 Azimut und Entfernung der innerhalb des Erfassungsbereichs des Radarsystems befindlichen Ziele vom ersten Radargerät geliefert, während diese Azimut- und Entfernungsdaten unter der Steuerung einer Azimutvergleichsvorrichtung automatisch mit Hilfe des zweiten Radargerätes mit dem zugehörigen Höhenwinkel und der Entfernung ergänzt werden. Hierbei sei bemerkt, daß infolge der festen Winkelbeziehung von 180°, die die beiden Antennen 5 und 15 in der horizontalen Ebene aufweisen, nur ein einziger mit der Drehachse 55 gekoppelter Antennenumwandler 36 erforderlich ist, um die sich stets ändernde Azimutrichtung der Antennen 5 und 15 laufend in digitaler Form zu erhalten. Die Azimutrichtung der Antenne 15 wird dabei im Azimutzähler 37 an Hand der von dem Antennenumwandler 36 gelieferten Zähl- und Rückstellimpulse in digitaler Form laufend erhalten, während die Azimutrichtung der Antenne 5 laufend im Azimutzähler erhalten wird, der einen Teil des Koordinatengenerators 22 bildet. Selbstverständlich eilt dabei der Zählerstand des letzteren Azimutzählers um zwei Quadranten = 180° gegenüber dem Azimutzähler 37 vor.

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Die in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch, daß gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Azimutvergleichsvorrichtung einen Teil einer aus den üblichen Rechen-, Speicher- und Steuervorrichtungen aufgebauten elektronischen Digitalrechenmaschine 56 bildet, die bewirkt, daß, wenn das Azimut, die Entfernung und der Höhenwinkel eines Zieles durch die Zusammenarbeit des ersten und des

Jeder dieser Befehle erscheint am Eingang der Frequenzsteuervorrichtung bereits kurze Zeit vor dem vom Synchronisierimpuls bestimmten Zeitpunkt der Sendung eines in zwei Teile aufgeteilten Sende-5 impulses und bestimmt die Trägerfrequenzen dieser Teile, so daß für jeden Impuls bzw. für jede Antennenabtastebene zwei Bündel mit verschiedenem Höhenwinkel abgestrahlt werden (s. F i g. 4).

Wenn dahingegen nicht nur das Azimut und die zweiten Radargerätes festgestellt worden sind, die io Entfernung, sondern auch der Höhenwinkel des Ziedreidimensionale Positionsbestimmung dieses Zieles les, das an der Reihe ist, bekannt sind, bestimmt die weiter im allgemeinen vom zweiten Radargerät 11 Rechenmaschine den Zeitpunkt, zu dem die Antenne mit der zugehörigen zweiten Antenne 15 ausgeführt 15 die zum Durchführen einer Positions-Meßabtawird. Das zweite Radargerät wird zu diesem Zweck stung richtige Azimutlage einnimmt, und sie setzt zu jeweils, wenn die Azimutrichtung der zweiten An- 15 diesem Zeitpunkt ein an Hand des Höhenwinkels des tenne 15 der Azimutrichtung eines Zieles entspricht, Zieles bestimmtes zweites Teilprogramm in Gang, dessen Azimut, Entfernung und Höhenwinkel bereits wodurch der Frequenzsteuervorrichtung 57 die zum aus früheren Messungen bekannt sind, von der Durchführen einer Positions-Meßabtastung erforder-Rechenmaschine 56 für die Dauer der Durchführung liehe Zahl von Befehlen geliefert werden. Jeder dieser einer Positions-Meßabtastung freigegeben, während ao Befehle bestimmt wieder die zwei Trägerfrequenzen gleichzeitig die Bündelaustrittswinkel der dabei von eines in zwei Teile aufgeteilten Sendeimpulses. Die der zweiten Antenne 15 ausgesendeten zwei Bündel Frequenzdifferenz ist dabei jedoch nicht konstant, während dieser Zeitdauer, ausgehend von zwei von sondern ändert sich derart, daß die Höhenwinkelder Rechenmaschine in Abhängigkeit von dem differenz der zwei Bündel immer kleiner wird, durch Höhenwinkel des Zieles bestimmten Anfangswerten, 25 Null hindurchgeht und dann (mit entgegengesetztem derart variiert werden, daß die erwähnten Bündel Vorzeichen) wieder zunimmt. Durch eine richtige, eine Bündelbewegung in zwei sich schneidenden in den erwähnten Befehlen enthaltene Frequenz-Ebenen durchführen, wobei ein Punkt auf der programmierung wird erreicht, daß jedes der beiden Schnittlinie dieser Ebenen der (vorhergesagten) drei- Bündel eine geradlinige Bewegung ausführt, welche dimensionalen Position des betreffenden Zieles genau 30 Bewegungen sich an der vorhergesagten Zielposition oder nahezu genau entspricht. schneiden. In F i g. 6 ist eine Positions-Meßabtastung

Wie an Hand der F i g. 1 nachgewiesen wurde, ist
es die schräge Lage der zweiten Antenne 15 in Verbindung mit der elektronischen Steuerbarkeit des
Bündelaustrittswinkels dieser Antenne, die es ermög- 35
licht, daß bei rotierender Antenne eine vertikal verlaufende Höhenwinkelabtastung ausgeführt wird. Die
elektronische Steuerbarkeit des Bündelaustrittswinkels der Antenne 15 macht es jedoch auch möglich, bei rotierender Antenne, die erwähnte aus einer 40 blick der Aussendung der betreffenden Impulse dar. kreuzförmigen Bewegung zweier Bündel bestehende Die auf diesen Abtastlinien liegenden Punkte entsprechen den Bündelzentren und bilden zusammen ein »Kreuz«, dessen mit P' bzw. Q' bezeichnete »Arme« sich an der vorhergesagten Zielposition Zu diesem Zweck ist das mit dieser zweiten An- 45 schneiden. Der Bündelzwischenraum zwischen auftenne 15 gekoppelte zweite Radargerät 11 mit einer einanderfolgenden Bündelzentren ist dabei in beiden zweiten Frequenzsteuervorrichtung 57 versehen, die Armen des Kreuzes gleich und konstant. Die wirkebenso wie die Frequenzsteuervorrichtung 41 (Fig. 1) liehe Position des Zieles ist in der Figur durch D zum Erzeugen mehrerer in fester Folge numerierter angegeben. Während der Positions-Meßabtastung gleichweit voneinander entfernter Frequenzen ein- 50 werden AP' und AQ' (s. Fig. 6) bestimmt, wodurch gerichtet ist. Die Steuerung erfolgt hier jedoch nicht die Position des Zieles im Kreuz festgelegt ist. mit Hilfe eines festen in die Frequenzsteuervorrich- Weil das zweite Radargerät bei der vorliegenden

tung eingebauten Programms, sondern an Hand von Ausführungsform mit in zwei Teile P und Q aufge-Befehlen, die die Rechenmaschine 56 der Frequenz- teilten Sendeimpulsen arbeitet, wobei jeder Teil eine Steuervorrichtung 57 gibt. Auch bei dieser Aus- 55 eigene Frequenz hat, besteht das Echosignal stets aus führungsform sind die Zieldaten in Azimutfolge in zwei Impulsen mit verschiedener Frequenz. Der einem Koordinatenspeicher gespeichert und kommen Empfänger des zweiten Radargerätes enthält deshalb die Ziele in der erwähnten Azimutfolge an die Reihe. zwei gesonderte Empfangskanäle, nämlich einen Wenn nur das Azimut und die Entfernung des P-Empfangskanal 58 und einen ß-Empfangskanal 59 Zieles, das an der Reihe ist, bekannt sind, bestimmt 60 (die Bezeichnung dieser Empfangskanäle bezieht sich die Rechenmaschine mittels eines Azimutvergleiches auf den P- bzw. den ß-Teil des Sendeimpulses). Der den Zeitpunkt, zu dem die Antenne 15 die zum Videoausgang des ß-Empfangskanals 59 ist an einen Durchführen einer Höhenwinkelabtastung richtige Koordinatengenerator 60 angeschlossen, während der Azimutlage einnimmt, und zu diesem Zeitpunkt setzt Videoausgang des P-Empfangskanals 58 mit Hilfe sie ein erstes festes Teilprogramm in Gang, durch die 65 eines Schalters 61 entweder an den erwähnten Köder Frequenzsteuervorrichtung 57 die zum Durch- ordinatengenerator 60 oder an einen dritten Koordiführen einer Höhenwinkelabtastung erforderliche natengenerator 62 angeschlossen werden kann. Der Zahl von Befehlen in fester Folge geliefert wird. Schalter wird dabei über die Leitung 63 von der

für ein Ziel dargestellt, deren von der Rechenmaschine vorhergesagte Position durch

Azimut B_m, Höhenwinkel E_m und Entfernung A_m

gegeben wird. Die schrägen Abtastlinien stellen auch hier die Schnittlinien der gekippten Antennenabtastebene mit einem Teil der Kugel mit einem Radius A_m und der zweiten Antenne als Mittelpunkt im Augen-

Positions-Meßabtastung in jeder erwünschten Azimutrichtung und bei jedem erwünschten Höhenwinkel zwischen z. B. 0 und 30° durchzuführen.

Rechenmaschine 56 gesteuert, und zwar derart, daß der Videoausgang des P-Empfangskanals 58 während einer Höhenwinkelabtastung an den Koordinatengenerator 60 und während einer Positions-Meßabtastung an den Koordinatengenerator 62 angeschlossen ist.

Während einer Höhenwinkelabtastung wird der erste Impuls des aus zwei Impulsen bestehenden Echosignals im ß-Empfangskanal 59 detektiert, während der zweite Impuls-des erwähnten Echosignals im P-Empfangskanal 58 detektiert wird, wobei die am Ausgang des P- bzw. ß-Empfangskanals auftretenden Videosignale nur dem Koordinatengenerator 60 zugeführt werden. Dieser Koordinatengenerator arbeitet gemäß dem im vorstehenden bereits mit Rücksicht auf den Koordinatengenerator 47 (F i g. 7) erläuterten Prinzip und bestimmt auf die dort beschriebetie Weise den Höhenwinkel und die Entfernung eines Zieles, die er der Rechenmaschine 56 in Form dar Zahl der Impulse, die bis zum Erreichen des Schwerpunktes des Zieles ausgesendet werden, bzw. der Zahl der Entfernungsquanten, bis die Mitte des Zieles erreicht ist, zuführt.

Während einer Positions-Meßabtastung wird der erste Impuls des aus zwei Impulsen bestehenden Echosignals im ß-Empfangskanal 59 detektiert und als Videosignal dem Koordinatengenerator 60 zugeführt, während der zweite Impuls des aus zwei Impulsen bestehenden Echosignals im P-Empfangskanal 58 detektiert und als Videosignal dem Koordinatengenerator 62 zugeführt wird. Der Koordinatengenerator 62 ist von gleicher Bauart und arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie der Koordinatengenerator 60, Die während einer Positions-Meßabtastung am Ausgang des Koordinatengenerators 60 bzw. 62 in digitaler Form auftretende Information besteht aus Entfernung (wie bei der Höhenwinkelmessung) und weiter aus AP' und AQ', d. h. der im Koordinatengenerator 62 bzw. 60 bestimmten Zahl der ausgesendeten Impulse im P- bzw. ß-Arm des Kreuzes bis zum Schwerpunkt des Zieles. Eine mit Rücksicht auf die automatische Detektion günstige Zahl der während einer vollständigen Positions-Meßabtastung ausgesendeten Impulse ist siebzehn. Die Rechenmaschine 56 errechnet aus der von den Koordinatengeneratoren 60 und 62 empfangenen Information die Korrektur der vorhergesagten Zielposition und speichert die korrigierte Zielposition im Zielkoordinatenspeicher, wlhrend diese korrigierte Zielposition auch in digitaler Form am Ausgang 64 der Rechenmaschine auftritt.

Pie Rechenmaschine stimmt die Wirkungen des ersten und des zweiten Radargerätes aufeinander ab und bringt sie in Wechselbeziehung miteinander, um in Zusammenarbeit mit den übrigen Teilen des Systems die gleichzeitige Bestimmung der drei Koordinaten jedes der Ziele innerhalb des Erfassungsbereiches des Systems zu ermöglichen. Sie ist so ausgebildet, daß sie eine Vielzahl von Informationen auf Realzeit-Basis verarbeiten kann.

Weil jede übliche digitale Rechenmaschine mit ausreichender Rechengeschwindigkeit geeignet ist, diese Aufgaben durchzuführen, braucht die Ausbildung der Rechenmaschine hier nicht näher erläutert zu werden, zumal dies auch für ein gutes Verständnis der Erfindung nicht notwendig ist.

Bei den im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen erstreckt sich der Höhenmeßbereich des zweiten Radargerätes bis zu 30°. Bei einem größeren Meßbereich ist der nichtlineare Verlauf der in F i g. 3 dargestellten E-ft-Kurve zu berücksichtigen. Bei einem Höhenwinkel von mehr als 30° nimmt nämlich infolge der Nichtlinearität der E-ö-Kurve die Zahl der durch Reflexion am gleichen Ziel empfangenen Echoimpulse merklich mit der Höhe des Ziels zu. Wenn selbsttätige Detektion Anwendung findet, ist eine derartige von der Höhe abhängige Änderung der Zahl der empfangenen Echoimpulse weniger erwünscht.

Deshalb ist bei einer für einen größeren Höhenmeßbereich geeigneten Ausführungsform des Radarsystems nach der Erfindung das zweite Radargerät so ausgelegt, daß mit einem und erforderlichenfalls mit zwei ausgesendeten Bündeln je Antennenabtastebene (P- und ß-Teilen des Sendeimpulses) gearbeitet werden kann, während dieses Radargerät von der Rechenmaschine so gesteuert wird, daß das Höhenwinkelinkrement des Bündels über den ganzen Meßbereich konstant ist bei einer die Toleranz nicht überschreitenden Abweichung vom genau vertikalen Verlauf der Höhenwinkelabtastung. Die Rechenmaschine liefert dabei nicht nur eine richtige Frequenzprogrammierung, sondern sie steuert dabei das zweite Radargerät derart, daß bei geringer Höhe mit zwei Bündeln je Antennenabtastebene und bei großer Höhe mit einem Bündel je Antennenabtastebene gearbeitet wird, während im zwischenliegenden Bereich durch eine richtige Kombination aufeinanderfolgender Impulse ein richtiger Verlauf der Abtastbewegung verwirklicht wird.

Bei einer derartigen Ausführungsform ist es auch möglich, den Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Bündelzentren in jedem der Arme des Positionsmeßkreuzes dadurch konstant zu halten, daß die in den diesbezüglichen Befehlen enthaltenen Frequenzen so gewählt werden, daß die Arme des Kreuzes eine sich mit der Höhe ändernde Lage aufweisen, und zwar so, daß die Winkel, die der P-Arm und der ß-Arm des Kreuzes mit den schrägen Abtastlinien einschließen, auch bei einem Höhenwinkel, der größer als 30° ist, untereinander gleich sind. Dies ist in F i g. 7 dargestellt, deren linke Teil die Stellung des Kreuzes bei niedriger Höhe und deren rechte Teil die Stellung bei großer Höhe darstellt.

Beim Radarsystem nach der Erfindung ist es notwendig, daß der Bündelaustrittswinkel des von der zweiten Antenne ausgesendeten Bündels elektronisch steuerbar ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform findet dabei eine frequenzabhängige Antenne Verwendung. Es dürfte ohne weiteres einleuchten, daß statt einer frequenzabhängigen Antenne mit zugehöriger Frequenzsteuervorrichtung auch die an sich bekannte phasenempfindliche Antenne mit den zugehörigen Mitteln zum Steuern des Bündelaustrittswinkels dieser Antenne Verwendung finden könnte.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Radarsystem für dreidimensionale Zielpositionsbestimmung mit einem ständig wirksamen ersten Radargerät und zugehöriger azimutal kontinuierlich umlaufender, in Höhenrichtung nur schwach bündelnder Antenne zur Azimut- und Entfernungsbestimmung und mit einem zweiten Radargerät und zugehöriger azimutal kontinuierlich umlaufender und elektronisch in der Höhe verschwenkbarer zweiter Antenne zur Bestim-

mung des Höhenwinkels und der Entfernung, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antenne als allseits scharf bündelnde Antenne ausgelegt ist, deren Antennenabtastebene in an sich bekannter Weise derart gegenüber der Vertikalen geneigt ist, daß eine Bündelschwenkung in der Antennenabtastebene eine Höhenwinkelabtastung herbeiführt, welche trotz kontinuierlicher azimutaler Drehung dieser (zweiten) Antenne in der vertikalen Ebene erfolgt, und daß eine Azimutvergleichsvorrichtung vorgesehen ist, die jeweils lediglich dann, wenn die Höhenwinkelabtastebene der zweiten Antenne die Azimutrichtung eines mit dem ersten Radargerät erfaßten Zieles erreicht, das sich normalerweise im Bereitschaftszustand befindende zweite Radargerät zur Durchführung der Höhenwinkelabtastung veranlaßt.

2. Radarsystem nach Anspruch 1, bei dem die zweite Antenne eine frequenzabhängige Antenne ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dieser zweiten Antenne gekoppelte Radargerät mit einer Frequenzsteuervorrichtung versehen ist, mit deren Hilfe mehrere Frequenzen mit gleichem Frequenzabstand erzeugt werden, und daß die von der Frequenzsteuervorrichtung erzeugten Frequenzen bei Freigabe des zweiten Radargerätes in fester Folge in Form einer entsprechenden Zahl impulsmodulierter Trägerfrequenzen dem Sender des zweiten Radargerätes als Steuersignal zugeführt werden.

3. Radarsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Radargerät mit in zwei Teile aufgeteilten Sendeimpulsen arbeitet und daß die in fester Folge dem zweiten Radargerät als Steuersignale zugeführten Trägerfrequenzen jeweils zwei benachbarten Frequenzen der Frequenzsteuervorrichtung entsprechen, wobei diese benachbarten Frequenzen jeweils die Frequenzen der beiden Teile des Sendeimpulses bestimmen, so daß die mit diesem zweiten Radargerät gekoppelte Antenne bei jedem Sendeimpuls jeweils zwei Bündel unterschiedlicher Höhenwinkel abstrahlt, wobei die Höhenwinkeldifferenz dieser zwei Bündel derart gering ist, daß die Anzahl der pro Antennenbündelbreite empfangenen Zielechos das Doppelte der Anzahl Sendeimpulse beträgt.

4. Radarsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung mit einem digitalen Zähler versehen ist, der bei Freigabe des zweiten Radargerätes die Frequenzabgabe der Frequenzsteuervorrichtung mit Hilfe eines in dieser fest eingebauten Programms steuert.

5. Radarsystem nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimutvergleichsvorrichtung einen Teil einer aus den üblichen Speicher-, Rechen- und Steuervorrichtungen aufgebauten elektronischen Digitalrechenmaschine bildet und daß die Frequenzsteuervorrichtung durch Befehle gesteuert wird, die dieser Vorrichtung von der Rechenmaschine zugeführt werden.

6. Radarsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmaschine ein erstes festes Teilprogramm enthält, wodurch die zum Durchführen einer Höhenwinkelabtastung erforderliche Anzahl Befehle in fester Folge der Frequenzsteuervorrichtung zugeführt wird, wobei die in jedem dieser Befehle enthaltenen Frequenzangaben bewirken, daß bei jedem Sendeimpuls zwei Bündel mit konstanter Höhenwinkeldifferenz abgestrahlt werden, und ein zweites Teilprogramm aufweist, wodurch die zum Durchführen einer Positionsmeßabtastung 'erforderliche Zahl von Befehlen der Frequenzsteuervorrichtung zugeführt wird, wobei jeder dieser Befehle die zwei Frequenzen eines in zwei Teile aufgeteilten Sendeimpulses bestimmt und die Frequenzdifferenz so ändert, daß die Höhenwinkeldifferenz der bei jedem Sendeimpuls abgestrahlten zwei Bündel immer kleiner wird und nach dem Nulldurchgang (mit entgegengesetzten Vorzeichen) wieder zunimmt, so daß jedes der zwei Bündel eine geradlinige Bewegung ausführt, die sich in der vorhergesagten Zielposition schneiden.

7. Radarsystem nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmaschine einen Koordinatenspeicher enthält, in dem die vom Radarsystem gesammelten Zieldaten in Azimutfolge gespeichert und laufend erneuert werden, und die Rechenmaschine, wenn der Höhenwinkel des Zieles, dessen Behandlung an der Reihe ist, unbekannt ist, bei Freigabe des zweiten Radargerätes das erste Teilprogramm auslöst, wogegen das zweite Teilprogramm ausgelöst wird, wenn der Höhenwinkel bereits bekannt ist.

8. Radarsystem nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmaschine, um bei jedem Impuls dasHöhenwinkelinkrement des Bündels bzw. der Bündel konstant zu halten, bei einer die Toleranz nicht überschreitenden Abweichung vom genau vertikalen Verlauf der Abtastung nicht nur der Frequenzsteuervorrichtung die Höhenwinkelabtastungsbefehle zuführt, sondern auch das zweite Radargerät so steuert, daß bei geringer Höhe mit zwei Bündeln für jede Antennenabtastebene und bei großer Höhe mit einem Bündel für jede Antennenabtastebene gearbeitet wird, während im zwischenliegenden Bereich ein richtiger Verlauf der Abtastung durch eine richtige Kombination der aufeinanderfolgenden Impulse verwirklicht wird.

9. Radarsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzangaben, wie sie in den Positions-Meßabtastungsbefehlen enthalten sind, die der Frequenzsteuervorrichtung von der Rechenmaschine zugeführt werden, derartig sind, daß die Abtastebenen (P' und Q'), in denen die kreuzweise Positions-Meßabtastung erfolgt, eine sich mit dem Höhenwinkel ändernde Lage aufweisen, wobei die Winkel, die die (P'- und <2'-)Ebenen der Positions-Meßabtastung mit den schrägen Antennenabtastebenen bilden, einander stets gleich sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 842 536;
Nachrichtentechnische Zeitschrift, 13 (1960),
(Dezember), S. 571 bis 579.

Hie rzu 2 Blatt Zeichnungen

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