DE1591294C - Verfahren zum zwei oder dreidimensio nalen Korrelieren von Radar Videoquanten sowie Einrichtung zur Durchfuhrung aes selben - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum sionalen Korrelation wenigstens die Videoquanten zwei- oder dreidimensionalen Korrelieren von durch mehrerer Zeilen des Abtastrasters gespeichert werden

zeilenmäßige Abtastung eines zwei- bzw. dreidimen- müssen.

sionalen Abtastrasters (Entfernung, Azimut, gegebe- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es,

nenfalls Elevation) gebildeten und somit aufeinander- 5 ein Verfahren zur Herstellung einer zwei- oder dreifolgend einlaufenden Radar-Videoquanten durch dimensionalen Korrelation von Radar-Videoquanten

Koinzidenzprüfung mit den radial und azimutal bzw. benachbarter Rasterfelder zu schaffen, das den

gegebenenfalls elevational vorhergehenden Video- genannten Nachteil nicht aufweist, indem es selbst

quanten entsprechenden Signalen nach deren Speiche- unter Verwendung einer sehr geringen Anzahl von

rung für eine entsprechende Zeit zwecks Unterschei- io Speicherelementen zufriedenstellend arbeitet,

dung von gesuchten einzelnen Objekten (z. B. Flug- Es ist ferner ein Ziel der vorliegenden Erfindung,

zeugen) sowohl gegenüber größeren Strukturen (z. B. eine Einrichtung zu schaffen, die nach dem erfindungs-

Wolken und Geländestrukturen) als auch gegenüber gemäßen Verfahren arbeitet.

vereinzelten Störimpulsen, sowie eine Einrichtung zur Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe da-

Durchführung dieses Verfahrens. 15 durch gelöst, daß beim Einlaufen eines jeden Video-

Bei Radareinrichtungen wird in vielen Fällen eine quants entsprechend einem Abtastpunkt jeweils ein

»Digitalisierung« — besser: Quantisierung — der abgeleitetes Signal durch Koinzidenzprüfung mit

Radarempfangssignale vorgenommen, weil dadurch denjenigen zwei bzw. drei Signalen gebildet wird,

eine bessere Zielauflösung und gleichzeitig eine welche die aus dem radial und azimutal bzw. gegebe-

Verringerung der Störsignale möglich ist. Da mit 20 nenfalls elevational vorhergehenden Videoquant ab-

Hilfe eines Suchradars in der Regel ein bestimmter geleiteten Signale darstellen.

Horizontabschnitt oder ein gewisser Raumsektor des Durch die Herstellung eines abgeleiteten Signals an

Himmels auf etwa vorhandene Ziele wie Flugzeuge jedem einzelnen Abtastpunkt des Rasters und durch

abgetastet wird, ergibt sich auf Grund der Quantisie- Verwendung dieses abgeleiteten Signals für die

rung der Radarempfangssignale ein zwei- bzw. 25 Erzeugung der abgeleiteten Signale der benachbarten

dreidimensionaler Raster, bei welchem die Koordinaten Rasterfelder ergibt sich die Möglichkeit, eine Quasi-

durch Entfernung und Azimutwinkel bzw. Entfernung, summierung über mehrere Rasterfelder hinweg vor-

Azimutwinkel und Höhenwinkel festgelegt sind. Jedes zunehmen, wobei eine sehr beschränkte Anzahl von

»digitalisierte« Radarempfangssignal — d. h. Video- Speicherelementen notwendig ist, da immer nur das

quant — entspricht dabei einem bestimmten Feld 30 Endresultat dieser Quasisummierung gespeichert wer-

innerhalb des zwei- oder dreidimensionalen Rasters. den muß.

Die Größe der Quantisierungsschritte — beispiels- Eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des weise in bezug auf die Entfernung und den Azimut- erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennwinkel — wird im allgemeinen so gewählt, daß die zeichnet, daß im Signalpfad der kontinuierlich einfestzustellenden Ziele — wie Flugzeuge — mehrere 35 laufenden Videoquanten ein Rechner eingeschaltet ist, nebeneinanderliegende Felder des zwei- oder drei- von welchem ausgangsseitig die abgeleiteten Signale dimensionalen Rasters besetzen, damit die einem abgenommen und über aus Speichern bestehende derartigen Ziel entsprechenden Radarechosignale von Schleifen zurück an den Eingang des Rechners geleitet Störsignalen unterschieden werden können, die im sind,
allgemeinen nur einzelne Rasterfelder besetzen. 40 Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im folgen-

Zusätzlich zu den von einem gesuchten Ziel her- den an Hand von Ausführungsbeispielen näher

rührenden Echosignalen und den Störsignalen treten erläutert und erklärt werden, wobei auf die Zeichnung

in der Regel relativ großflächige, eine Vielzahl von Bezug genommen ist. Es zeigt

Feldern des Rasters besetzende Echosignale auf, die F i g. 1 eine dreidimensionale Darstellung der

beispielsweise durch Wolkenbildung oder Gelände- 45 Stellung eines Ziels relativ zu einem Radargerät;

Strukturen bedingt sein können. Da derartige Ziele für F i g. 2 zeigt eine zweidimensionale Ansicht des

die Beobachtung uninteressant sind und zusätzlich die Auffaßbereiches eines Radargerätes, der hinsichtlich

Auswertung der Radarsignale von anderen Zielen der Entfernung vom Radargerät und hinsichtlich des

erschweren, sind in der Regel besondere Austast- Azimuts in der vertikalen Bezugsebene quantisiert

Schaltungen vorgesehen, um eine Unterdrückung der 50 ist;

von derartigen großflächigen Zielen herrührenden F i g. 3 bis 5 zeigen schematisch, wie die von

Echosignale zu erwirken. Dabei geht man in der Regel verschiedenen Zielen erhaltenen Informationen auf der

so vor (französische Patentschriften 1 365 972 und Basis der Quantisierung nach F i g. 2 nach Art eines

1407165 sowie deutsche Auslegeschrift 1067 090), Schachbretts aufgetragen sind;

daß eine Austastung vorgenommen wird, sobald eine 55 F i g. 6 und 7 zeigen ähnliche Schemata wie die

bestimmte Anzahl entfernungsmäßig und/oder azi- F i g. 3 bis 5 und dienen zur Erläuterung der Funk-

mutal aufeinanderfolgender Videoquanten vorliegt, tionsweise der bekannten Systeme zur Berechnung

wobei diese Anzahl größer als die Anzahl von auf ein- einer Korrelation;

anderfolgenden Videoquanten der größten gesuchten F i g. 8 und 9 zeigen bekannte Systeme zur Berech-

Ziele sein muß. 60 nung einer Korrelation;

Es. ist einleuchtend, daß eine zufriedenstellende Fig. 10 und 11 zeigen schematisch an Hand von

Austastung großflächiger, relativ komplexe Form- Informationsmustern die Nachteile der bekannten

Strukturen aufweisender Ziele — wie Wolkenbildun- Systeme;

gen — nur dann erfolgen kann, wenn eine Korrelation Fig. 12 zeigt schematisch den Informationsfluß

zwischen benachbarten Rasterfeldern entweder in 65 zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung;

zwei- oder dreidimensionaler Richtung hergestellt wird. Fig. 13 und 14 zeigen schematisch den Inf orma-

Dies erfordert jedoch relativ aufwendige Speicher- tionsfluß zur Erläuterung der Arbeitsweise der

einrichtungen, da zur Herstellung einer mehrdimen- Erfindung;

Fig. 15 und 16 sind Blockschaltbilder von Systemen, deren Aufbau auf der Erfindung beruht, und

Fig. 17 zeigt schematisch, wie die obengenannten einem Ziel zugeordneten berechneten Informationen zu irgendeinem Zeitpunkt in einem Speicher nach Fig. 13 eingespeichert werden.

In den verschiedenen Figuren sind für gleiche oder ähnliche Teile oder Elemente gleiche Bezugsziffern vorgesehen.

Vor der Beschreibung der Erfindung werden zunächst Einzelheiten des Radarsystems beschrieben, auf das sich die Erfindung bezieht.

Aus F i g. 1 ist zu ersehen, daß die Position eines Zieles t bestimmt werden kann durch die Entfernung R zwischen einem Radarempfänger rs und dem Ziel, durch den Azimut AZ, gemessen von einer Bezugsrichtung rd, und durch den Höhenwinkel oder die Elevation EL. Diese Größen oder Koordinaten können beliebig auf bekannte Art quantisiert werden. Die F i g. 2 zeigt beispielsweise den Auffaßbereich des Radargerätes rs als zweidimensionalen Sektor. Eine Koordinate, die Entfernung R, ist in eine endliche Anzahl kleinerer konzentrischer Ringe ... k—2, k—l, k, k+1, k-j-2 ... quantisiert. Die andere Koordinate, der Azimut AZ, ist in kleinere Untersektoren ... n—2, n—l, n, K+l, n+2 ... quantisiert, wodurch sich eine Mehrzahl von Unterbereichen ergibt, die in radialer Richtung und Umfangsrichtung aufeinanderfolgen.

Der sektorförmige, gemäß F i g. 2 quantisierte Auffaßbereich kann, wie in Fig. 3 gezeigt, schachbrettförmig angeordnet werden. Dabei entspricht jede Zeile einer Reihe von in radialer Richtung hintereinanderliegenden Unterbereichen eines bestimmten Azimuts. Diese Zeile enthält kleinere Quadrate, die durch das gleiche Bezugszeichen wie die entsprechende quantisierte Entfernung bezeichnet sind. Jede Spalte des Schachbretts entspricht dabei einer Reihe von in Umfangsrichtung hintereinanderliegenden Unterbereichen für eine bestimmte Entfernung. Diese haben die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden quantisierten Azimute. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß jedes kleine Quadrat durch zwei Koordinaten k-\-i und n-\-j charakterisiert ist, wobei ζ und j jeweils positiv, negativ oder null sein kann. Mit anderen Worten, k+i bezeichnet die Position eines bestimmten Quadrats in Richtung der Entfernung R und n+j ein Quadrat in der Richtung des Azimuts AZ.

Wenn das Radargerät rs den in F i g. 2 gezeigten Auffaßbereich überstreicht, tastet ein vom Radargerät ausgehender Strahl für jeden gegebenen quantisierten Azimut zu einer gegebenen Zeit eine Reihe von radial hintereinanderliegenden Unterbereichen ab. Darauf wird eine der vorhergehenden radial verlaufenden Reihe benachbarte Reihe von Unterbereichen abgetastet, woraus sich der nächste quantisierte Azimut zu einem nächsten Zeitpunkt ergibt usw. Damit erhält das Radargerät nacheinander z. B. für einen gegebenen quantisierten Azimut«—1 Informationen von den Unterbereichen in der Reihenfolge steigender Ordnungsziffern 1, 2 ... 9 (F i g. 2). Sobald das Radargerät die von dem am weitesten außenliegenden Unterbereich stammende Information empfangen hat, erhält es Informationen von einer Reihe radial hintereinanderliegender Unterbereiche mit den Ordnungsziffern 10, 11 ... 18 entsprechend der Richtung der Drehbewegung der Radarantenne. Durch Wiederholung dieser Vorgänge wird eine Abtastung des Auffaßbereiches erreicht.

Unter diesen Umständen zeigt jede den Radarempfänger erreichende Information an, ob in dem Unterbereich, aus dem die Information stammt, ein Ziel vorhanden ist oder nicht. Dadurch kann vorausgesetzt werden, daß das Radargerät auf jede solche Information anspricht und ein entsprechendes Ausgangssignal liefert, das entweder eine binäre »1« oder eine binäre »0« sein kann. Diese binären Informationen können, wie in F i g. 3 gezeigt, schachbrettartig angeordnet werden. Das in F i g. 3 verwendete Kreissymbol soll die Anwesenheit eines von einem Ziel stammenden Echos in einem entsprechenden Unterbereich des Auffaßbereiches bedeuten bzw. eine binäre »1« am Ausgang des Radarempfängers.

Während die vorangehende Beschreibung einen zweidimensionalen Auffaßbereich eines Radargerätes behandelte, die die Entfernung und den Azimut erfaßt, um festzustellen, ob ein Echo vorhanden ist, kann das gleiche auch auf solche Fälle ausgedehnt werden, wo zu den aus Entfernung und Azimut gewonnenen Informationen aus dem Höhenwinkel oder der Elevation gewonnene Informationen hinzugefügt werden.

Es ist bekannt, daß ein wie in F i g. 3 gezeigter Fluß von Radarinformationen wesentlich abhängt von der Gestalt und der Dimension eines Zieles, von dem Treffer-pro-Abtastung-Verhältnis (»hits-per-scan«) des benutzten Radarsystems und von der Quantisierung des analogen Eingangssignals usw. Solche Informationsflüsse werden im allgemeinen in drei Typen eingeteilt, die in den F i g. 3, 4 und 5 gezeigt sind. Die F i g. 3 zeigt einen Informationsfluß, der von einem großen stationären Ziel erhalten wird, F i g. 4 zeigt einen Informationsfluß von einem sich bewegenden, einzelnen Ziel wie einem Flugzeug, und F i g. 5 zeigt einen von einem Störsignal stammenden Informationsfluß.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, ergibt ein großes Ziel einen Informationsfluß mit einer Anzahl aufeinanderfolgender Spalten oder quantisierter Azimuts, die ein Ziel anzeigen und eine Anzahl aufeinanderfolgender Zeilen oder quantisierter Entfernungswerte, die ein Ziel anzeigen, mit dem Ergebnis, daß für ein einziges Ziel eine Mehrzahl von Informationen erhalten wird. Insbesondere wird die Anzahl der Informationen bei der Anwesenheit von Echos von Bergen, Wolken od. dgl. sehr groß, was zu Schwierigkeiten führt, wenn sie nacheinander verarbeitet werden sollen. Angenommen, daß lediglich ein Flugkörper wie ein Flugzeug eine Nutzinformation abgibt, ist es erwünscht, die einem fliegenden Ziel entsprechenden Nutzinformationen abzutasten, während zur gleichen Zeit die Informationen getrennt für jedes Ziel an einer Stelle gesammelt werden mit allen unerwünschten Informationen von Störsignalen, Bergen, Wolken usw., die ausgeschieden werden sollten. Wenn zusätzlich die Information auf der Basis der Datensofortverarbeitung (»Realzeit«) einlaufen, ist es erforderlich, sie auf der Basis der Datensofortverarbeitung zu bearbeiten. Es ist daher wünschenswert, bei an ein Radarsystem digital auf der Basis der Datensofortverarbeitung gelieferten Eingangsinformationen das Störverhältnis entsprechend dem digitalen Konzept zu verbessern.

Um dies zu erreichen, wurden bereits viele Versuche unternommen. Einer dieser Versuche bestand, wie in F i g. 6 durch den Doppelpfeil gezeigt, darin, eine in Richtung des quantisierten Azimuts AZ schachbrettförmig angeordnete Gruppe von Daten für jeden

quantisierten Entfernungsbereich k zu untersuchen und das Ergebnis dieser Untersuchung mit einer vorbestimmten Bezugsgröße zu vergleichen, um dann zu entscheiden, ob die Informationsgruppe weitergeleitet oder ausgeschieden werden soll. Mit anderen Worten, diese Messung diente zur Untersuchung einer Korrelation zwischen den Informationen in der Richtung des Azimuts alleine.

Ebenso kann, wie durch den Doppelpfeil in Fig. 7 angedeutet, eine für jeden quantisierten Azimut geordnete Informationsgruppe in Richtung der quantisierten Entfernung untersucht werden, wobei eine lange Gruppe solcher Informationen ausgeschieden wird.

In F i g. 8 ist ein System zur Berechnung einer Korrelation gezeigt, das auf den in Verbindung mit F i g. 6 beschriebenen Prinzipien beruht. Wie in F i g. 8 gezeigt, wird ein quantisiertes Video-Eingangssignal X(t)> das von irgendeiner gegebenen quantisierten Entfernung und einem quantisierten Azimut stammt, einer Summierschaltung 10 zugeführt. Der Ausgang dieser Summierschaltung ist mit einer Verzögerungsschaltung 12 verbunden, die eine bestimmte Zeitverzögerung T hat, die durch die Pulsfolgefrequenz des benutzten Radarsystems bestimmt ist. Das am Ausgang der Verzögerungsschaltung 12 auftretende Signal wird einem Dämpfungskreis 14 zugeführt, der jedes Signal um einen kleinen Betrag « dämpft. Das Ausgangssignal des Dämpfungskreises 14 kann daher ausgedrückt werden durch oc · S(t—T), wobei S(t—T) das Ausgangssignal der Summierschaltung 10 zum Zeitpunkt t ist. Das Ausgangssignal des Dämpfungskreises 14 wird wiederum der Summierschaltung 10 zugeführt. Zu dieser Zeit wird das nächste Eingangssignal X(t) der gleichen quantisierten Entfernung wie das erste Eingangssignal und vom darauffolgenden quantisierten Azimut einlaufen, worauf in der Summierschaltung 10 beide Signale addiert werden. Die Ausgangssignale der Summierschaltung 10 werden fortlaufend einer Überwachungsschaltung 16 zugeführt. Damit werden die Eingangssignale, die nacheinander der Summierschaltung 10 um eine bestimmte Zeit verschoben zugeführt werden, zu einer Größe aufsummiert, die sich ergibt zu:

bestimmten Anzahl von Zeilen oder dem Azimut zugeordneten Kernen in einem bestimmten quantisierten Entfernungsbereich R auftreten, sind als Nutzinformationen bestimmt. Die in der Darstellung gezeigte Kernzeile besteht aus sechs Kernen mit den Ordnungszahlen für die aufeinanderfolgenden Azimuts «—5, n—A, n—3, n—2, n—l und n.

Aus dem Vorhergehenden kann entnommen werden, daß man bisher eine gebräuchliche Anordnung verwendete, um die Bedingung einer Kontinuität oder einer Korrelation zwischen Signalen festzustellen, die für jede quantisierte Entfernung zwischen einer bestimmten Anzahl aufeinanderfolgender quantisierter Azimuts besteht, um zu bestimmen, ob eine aus solchen Signalen zusammengesetzte Information weitergeleitet oder ausgeschieden werden soll.

Unter der Annahme, daß sich ein Ziel in einer Entfernung-Azimut-Ebene wie in F i g. 2 befindet, hat das vom Ziel reflektierte Echo zweidimensionalen Charakter. Es ist daher der beste Weg, eine von einem solchen Echo stammende Informationsform im Hinblick auf zwei Dimensionen zu untersuchen. Jedoch wurden die meisten früheren Verfahren auf eindimensionaler Basis ohne Berücksichtigung der übrigbleibenden Dimension ausgeführt. Auch wurden keine Messungen der Informationssammlung in bezug auf die übrigbleibende Dimension in einem einzigen Punkt durchgeführt. Mit anderen Worten, eine Information von einem gewöhnlichen Ziel wurde verarbeitet, indem sie auf eine Mehrzahl von Zeilen oder Spalten verteilt wurde. Dadurch wurde der früher betriebene Aufwand nachteilig, weil eine Nutzinformation zur Ausscheidung bestimmt werden konnte und umgekehrt ein einzelnes Ziel als eine Mehrzahl von isolierten Zielen identifiziert werden konnte usw. Es ist daher offensichtlich, daß die Verbesserungen in bezug auf den Störabstand und das Sammeln der von einem einzigen Ziel stammenden Informationen in einem einzigen Punkt noch nicht wirksam durchgeführt wurden.

Dies wird im speziellen an Hand eines von einem einzigen stationären Ziel stammenden Informationsmusters in F i g. 3 näher erläutert. Es sei angenommen, daß die Informationen in Richtung des quantisierten Azimuts für einen quantisierten Bereich A

Sfi) = V ilfi) 4- S(t — T)] ⁴⁵ C² = ^= 4) brauchbar sind, wobei lediglich die

^~-w^ ^ ^' Informationen in der Spaltet—1 ausgeschieden

wobei 2 das Zeichen für die Summe ist. Dieses werden, während die verbleibenden Spalten ihre Ausgangssignal der Summierschaltung 10 wird der Informationen behalten, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Überwachungsschaltung 16 zugeführt, wo es mit Ein solches Muster wird jedoch ausgeschieden, weil einem Bezugssignal verglichen wird. Ist das Ausgangs- 50 lediglich ein fliegendes Ziel oder ein Ziel lokalisiert signal kleiner als das Bezugssignal, so ist es ein werden soll. Wenn andererseits angenommen wird, daß Störsignal und wird ausgeschieden. Ist es größer als die Informationen in Richtung der quantisierten das Bezugssignal, so stammt es von einem Ziel und Entfernung, deren Nummer r ^ 2 ist, brauchbar sind, wird der weiteren Verarbeitung zugeführt. so bleiben von dem Muster eine Mehrzahl von Zeilen

Die F i g. 9 zeigt einen Kernspeicher 18, der an 55 mit einer Information oder mehreren Informationen Stelle der in Fig. 8 gezeigten Verzögerungsschaltung übrig, wie in Fig. 11 gezeigt. Wie oben beschrieben,

muß auch dieser Informationsfluß ausgeschieden werden.

Unter diesen Umständen bringt die kombinierte Anwendung der an Hand der F i g. 6 und 7 beschriebenen Prinzipien weniger Wirkung und hat auch die

verwendet wird. Dieser Speicher 18 besteht aus einer Anzahl in Zeilen und Spalten angeordneter Magnetkerne, von denen jeweils ein an einer entsprechenden Stelle liegender Kern eine aus einem quantisierten Unterbereich des Radars stammende Information speichert. Die Erneuerung des Speicherzustandes wird durch ein Schieberegister 20 bewirkt, dem die quantisierten Videosignale nacheinander zugeführt werden und durch eine kombinierte Schreib- und Lesevorrichtung zwischen dem Register 20 und dem Speicher 18, die symbolisch durch einen Schalter 22 angedeutet ist. Eine bestimmte Anzahl von binären »1«, die in einer oben beschriebenen Nachteile.

Daraus ergibt sich, daß die bekannten Systeme nur zur Lokalisierung von eindimensionalen Zielen wie auf der linken Seite des Diagramms nach Fig. 4 oder in F i g. 5 wirksam sind. Die bekannten Systeme sind dagegen zur Lokalisierung von stationären Zielen oder solche, wie sie durch F i g. 3

charakterisiert sind, nicht brauchbar. Je komplizierter die Informationsmuster sind, desto weniger wirksam sind diese Systeme.

Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß zur Identifizierung eines beliebigen Ziels das Informationsmuster dieses Ziels zweidimensional untersucht werden muß. Zur physikalischen Realisierung dieser Forderung ist es erforderlich, alle von den einzelnen, in Zeilen und Spalten angeordneten quantisierten Unterbereichen des Auffaßbereiches eines Radarsystems zu speichern und die erforderlichen der gespeicherten Informationen dann abzutasten, wenn sie zur Identifizierung des resultierenden Flusses in bezug auf die abgetasteten Informationen notwendig sind. Eine solche Messung führt jedoch zu einer umfangreichen Einrichtung und ist daher praktisch nicht durchführbar.

Es ist — wie gesagt — die Aufgabe der Erfindung, die obengenannten, bei einer zweidimensionalen Untersuchung der Informationsmuster auftretenden Nachteile unter Verwendung einer kleinen Einrichtung zu beseitigen.

Das Prinzip der Erfindung wird an Hand von Fig. 12 erläutert. In Fig. 12 ist eine Anzahl von Spalten ... k—l, k, k+1 ... und eine Anzahl von Zeilen ... n—l, n, n+1 ... gezeigt, die der quantisierten Entfernung bzw. den quantisierten Azimuts des Radargerätes entsprechen. Der Pfeil bezeichnet die Übertragung der berechneten Information von einem Quadrat zu einem nächsten. Beispielsweise werden zwei berechnete Informationen von einem Paar von Quadraten (k, n—l) und (k—l, n) in das benachbarte Quadrat (k, n) übertragen. Die übertragenen Informationen zusammen mit der Information im Quadrat (k, n) werden für sich mit jeder anderen zum gleichen Zeitpunkt verglichen, um einen gleichzeitigen Vergleich sowohl im Entfernungsbereich als auch im Azimut zu erreichen. Das heißt, daß die Entfernung und der Azimut gleichzeitig auf Bedingungen einer Korrelation untersucht werden. Es sei bemerkt, daß lediglich die Information im Quadrat (k, n) nicht berechnet ist. Das Ergebnis der Untersuchung wird dann in ein Paar benachbarter Quadrate (k, n+1) und (k+1, n) übertragen. Auf diese Weise wird der beschriebene Vergleich mit allen Quadraten oder Unterbereichen des Auffaßbereiches nacheinander, wie in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben, durchgeführt.

Demgemäß ergibt sich, daß für jedes Quadrat (k, n) die Untersuchung der berechneten Informationen in den benachbarten Quadraten (k, n—l) und (k—l, n) allein auf der Kenntnis des Zustandes aller Quadrate k+i und n+j basiert, wobei i und j die Werte 0, —1, —2, —3 ... annehmen können. Dadurch ist es immer möglich, das einzelne Informationsmuster zu identifizieren.

Beispielsweise ist es für ein gegebenes Quadrat (k, n) [F i g. 13] lediglich notwendig, auf die berechneten Informationen in den benachbarten Quadraten (k, η—1) und (k—l, n) Bezug zu nehmen, um den Zustand aller Quadrate oberhalb und links von der doppelten Linie in Fig. 13 zu kennen. In Fig. 13 sind acht Echosignale in zwei Spalten angeordnet, wobei das Kriterium ri 2 und 25Ξ hg 4 darauf schließen läßt, daß die Informationen von einem einzigen Ziel stammen zu einer Zeit (k, n), zu welcher diejenige Information, die aus Informationen links und oberhalb eines Unterbereiches (k, n) berechnet wird, das System erreicht. Damit kann leicht bestimmt werden, ob die bestimmte Information weitergeleitet oder ausgeschieden werden soll. Tatsächlich kann die zentrale Stellung dieses Zieles aus den berechneten Informationen in den Quadraten (k, n—l) und (k—l, n) zum Zeitpunkt (k, n) berechnet werden und zur nachfolgenden Datenverarbeitungseinheit weitergeleitet werden. Zu Fig. 13 ist zu bemerken, daß wegen des Kriteriums he ^ 4 und re^ 3 jedes Informationsmuster als vollständig betrachtet ist, das vier echolose Bereiche in Richtung des quantisierten Azimuts und drei echolose Bereiche in Richtung der quantisierten Entfernung hat, worauf eine Identifizierung zum Zeitpunkt (k, n) durchgeführt wird.

In Fig. 15 ist ein System zur Berechnung einer Korrelation gezeigt, das gemäß den in Verbindung mit F i g. 13 erläuterten Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist. Die Anordnung enthält ein erstes, ein zweites und ein drittes Register 40, 42 und 44 und einen Rechner 46 mit drei Eingängen, mit denen die Ausgänge der Register 40, 42 und 44 verbunden sind. Der Rechner 46 hat einen ersten Ausgang, der mit einer ersten Verzögerungsschaltung 48 verbunden ist, einen zweiten Ausgang, der mit der nachfolgenden, nicht gezeigten Datenverarbeitungseinheit verbunden ist, und einen dritten Ausgang, der mit einem dritten Ausgang, der mit einem dritten Register 44 über eine zweite Verzögerungsschaltung 50 verbunden ist. Die erste Verzögerungsschaltung 48 ist mit einem Speicher 52 über eine Schreibeinrichtung verbunden, die symbolisch durch den Schalter 54 dargestellt ist. Zum Lesen des Speichers 52 ist sein Ausgang mit einer Leseeinrichtung verbunden, die mit dem Eingang des ersten Registers 40 verbunden ist.

Der Speicher 52 enthält eine Mehrzahl von Speicherplätzen entsprechend den quantisierten Unterbereichen, die in irgendeiner Richtung der Entfernung angeordnet sind und während eines Hinlaufs des Radarsystems überstrichen werden. Der Ausdruck »Hinlauf« bedeutet, daß jeder gerichtete Impuls einer Antenne eines Radarsystems mit einer bestimmten Impulsfolgefrequenz den zugeordneten Auffaßbereich in einer Richtung der Entfernung für jeden gegebenen Azimut überstreicht. Daher ist nur ein Speicher notwendig, der die Ergebnisse der in Verbindung mit Fig. 12 beschriebenen Korrelationsberechnung speichert. Wie in Fig. 17 gezeigt, hat der Speicher52 zu einem Zeitpunkt, zu welchem sich die auf den Unterbereich (k, n) beziehende Information in das System eingegeben wird, in jedem ihrer Abschnitte ... k—2, k—l eine Information eingespeichert, die von einem quantisierten Azimut« stammt, und in jedem ihrer Abschnitte k, k+1, k+2 ... eine Information, die von einem quantisierten Azimut n—l stammt.

Es sei nun festgelegt, daß eine dem Zustand irgendeines Unterbereichs entsprechende Information durch zwei in Klammern gesetzte quantisierte Koordinaten entsprechend diesem Unterbereich ausgedrückt ist. Außerdem soll der Zeitpunkt, zu welchem diese Information dem System zugeführt werden soll, durch die gleichen mit einer Klammer versehenen Koordinaten ausgedrückt sein. Zum Beispiel stellt eine Information (A;, n) nur den Zustand eines Unterbereichs mit den quantisierten Koordinaten k und η oder die Anwesenheit oder die Abwesenheit eines Echos in diesem Unterbereich dar. Diese Information wird in das System zum Zeitpunkt (k, n) eingegeben. Es soll weiter festgelegt werden, daß eine in doppelte Klammern gesetzte Information mit zwei quantisierten Koordinaten nicht nur eine den Zustand des ent-

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ίο

sprechenden Unterbereichs anzeigende Information enthält, sondern auch eine Information, die sich aus Informationen zusammensetzt, die zu bestimmten Zeitpunkten in das System eingegeben wurden, die der Eingabe der ersterwähnten Information in das System vorausging. Beispielsweise zeigt die Information [(Jc, n—l)] nicht nur die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Echos im entsprechenden Unterbereich (k, n—l) an, sondern enthält auch zu Zeitpunkten gesammelte Informationen, die dem Zeitpunkt (k, n—1) vorausgingen. Mit anderen Worten, jede Information in doppelten Klammern stellt eine berechnete Information dar.

Unter Benutzung der oben gewählten Bezeichnungen für die Information und den Zeitpunkt werden die Operationen des Systems an Hand der Fig. 15 näher beschrieben. Zum Zeitpunkt (k, n) läuft eine Information (Jc, n) in das zweite Register 42 ein, wo es gespeichert wird, während zur gleichen Zeit eine Information (k, n—l) aus dem Speicher 52 gelesen wird und durch die Lesevorrichtung 56 in das erste Register 40 eingeschrieben wird und eine Information (k—l, ή), die im dritten Register 44 gespeichert bleibt, wie weiter unten beschrieben wird. Dann werden die drei in den Registern 40, 42 und 44 gespeicherten Informationen in den Rechner 46 übergeführt, der zur Identifizierung eines Informationsmusters mit diesen gelieferten Informationen eine Berechnung durchführt. Wenn der Rechner 46 das Informationsmuster als brauchbar identifiziert, liefert er ein Ausgangssignal. Wenn andererseits der Rechner eine Rechnung zur Identifizierung eines Ziels anstellt, liefert er das Zwischenergebnis [(k, «)] an die erste und zweite Verzögerungsschaltung 48 und 50.

Die erste Verzögerungsschaltung 48 ist so aufgebaut, daß sie einem Eingangssignal eine Zeitverzögerung gibt, die ausreicht, um ein Signal aus dem Speicher 52 zu lesen und in den Speicher 52 einzuschreiben mit einem verzögerten Signal, das in dem Speicherabschnitt gespeichert ist, wo die vorherige Information [(k, n—l)] gespeichert war. Die zweite Verzögerungsschaltung 50 gibt einem Eingangssignal eine Zeitverzögerung, um ein Versagen zu verhindern, das entlang einem Signalpfad von jedem Register 40, 42 und 44 durch den Rechner 46 zum dritten Register 44 auftreten könnte. Es kann daher vorausgesetzt werden, daß zu einem Zeitpunkt, zu dem die darauffolgende Information (A:+1, «) das zweite Register 42 erreicht, die Information [(k, n)] im dritten Register 44 gespeichert bleibt.

Es ergibt sich aus den obigen Ausführungen, daß zum nächsten Zeitpunkt (A:+1, «) das erste, zweite und dritte Register 40, 42 und 44 die Informationen [(A:+l, «—1)] bzw. (A:+l, n) bzw. [(A:, «)] gespeichert haben. Dann wird der oben beschriebene Prozeß wiederholt.

Dadurch arbeitet das erläuterte System so, daß in bezug auf eine Eingangsinformation zu einem bestimmten Zeitpunkt die vorhergehende Information betreffend eine quantisierte Entfernung und einen quantisierten Azimut, der eine Abtastperiode vorausging, im Speicher 52 gespeichert wird, während eine Information mit der gleichen Richtung des quantisierten Azimuts und einer Richtung der quantisierten Entfernung von einem Zeitpunkt vorher im dritten Register 44 gespeichert wird.

In Fig. 16 ist eine Abwandlung des Systems nach Fig. 15 gezeigt. Durch Vergleich beider Figuren läßt sich feststellen, daß das erste Register 40 durch drei in Reihe hegende Schieberegister 40 α, 40 ό und 40 c ersetzt ist. Das zweite Register 42 ist durch drei in Reihe liegende Schieberegister 4,2 a, 42b und 42 c ersetzt. Die anderen Teile entsprechen der F i g. 15.

Das in Fig. 16 dargestellte System verarbeitet das gleiche Informationsmuster außer für einen äquivalenten Zeitpunkt, zu welchem ein Muster als vollständig bestimmt ist, und stellt sicher, daß zwei dicht zusammenliegende Ziele getrennt lokalisiert werden können. Wenn das System das Informationsmuster unter Berücksichtigung der gleichen Kriterien wie bei Fig. 13 untersucht, kann jedes Muster nicht als komplett betrachtet werden, bei dem nicht drei oder mehr echolose Bereiche aufeinanderfolgend in der Richtung der quantisierten Entfernung erscheinen. Als Ergebnis werden drei aufeinanderfolgende Informationen in der Richtung der quantisierten Entfernung k—2, k—l und k für einen gegebenen quantisierten Azimut« gleichzeitig untersucht, und ein Muster in bezug auf die Information (A:—3, n) ist bestimmt, daß es zum Zeitpunkt (k, n) vervollständigt werden muß.

Die Erfindung hat verschiedene Vorteile. Beispielsweise beseitigt sie die Notwendigkeit, die durch Verarbeitung einer zu einem Zeitpunkt erhaltenen Information und durch Verarbeiten einer berechneten Information zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor diesem Zeitpunkt zu allen vorangegangenen Zeitpunkten erhaltenen Informationen in der Richtung des quantisierten Azimuts und der quantisierten Entfernung zu speichern. Das stellt sicher, daß für jedes Ziel ein Informationsmuster mit einer Einrichtung festgestellt werden kann, die in der Größe mit bekannten Einrichtungen vergleichbar ist und daher weniger Kosten verursacht. Mit anderen Worten, die Erfindung erreicht die Verbesserung des Störabstandes auf digitaler Basis mit einer einfachen Konstruktion.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum zwei- oder dreidimensionalen Korrelieren von durch zeilenmäßige Abtastung eines zwei- bzw. dreidimensionalen Abtastrasters (Entfernung, Azimut, gegebenenfalls Elevation) gebildeten und somit aufeinanderfolgend einlaufenden Radar-Videoquanten durch Koinzidenzprüfung mit den radial und azimutal bzw. gegebenenfalls elevational vorhergehenden Videoquanten entsprechenden Signalen nach deren Speicherung für eine entsprechende Zeit zwecks Unterscheidung von gesuchten einzelnen Objekten (z. B. Flugzeugen) sowohl gegenüber größeren Strukturen (z. B. Wolken und Geländestrukturen) als auch gegenüber vereinzelten Störimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einlaufen eines jeden Videoquants entsprechend einem Abtastpunkt jeweils ein abgeleitetes Signal durch Koinzidenzprüfung mit denjenigen zwei bzw. drei Signalen gebildet wird, welche die aus dem radial und azimutal bzw. gegebenenfalls elevational vorhergehenden Videoquant abgeleiteten Signale darstellen.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalpfad der kontinuierlich einlaufenden Videoquanten ein Rechner (46) eingeschaltet ist, von welchem ausgangsseitig die abgeleiteten Signale

abgenommen und über aus Speichern (44, 52) bestehende Schleifen zurück an den Eingang des Rechners (46) geleitet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Speicher (52) eine Mehrzahl von Speicherplätzen aufweist und daß sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig synchron mit dem Abtastzyklus gesteuerte Schalter (54, 56) vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Schleife zusätz-

lieh Verzögerungsschaltungen (48, 50) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Eingangsleitungen zu dem Rechner (46) Register (40, 42, 44) vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Register (40, 42) aus mehreren Unterregistern (40 a bis 40 c, 42 a bis 42 c) bestehen, die eingangsseitig in Reihe und ausgangsseitig parallel geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen CGPY