DE1616245C - Radar system for automatic angle and distance tracking of targets detected by a pulse Doppler Uberwachungsradargerat - Google Patents
Radar system for automatic angle and distance tracking of targets detected by a pulse Doppler UberwachungsradargeratInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Radaranlage zur auto- Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß dieThe invention relates to a radar system for auto- This is achieved according to the invention in that the
matischen Verfolgung von mittels eines Puls-Doppler- Schaltung zur Entnahme und Übertragung der ge-Überwachungsradargeräts aufgespürten Zielen mit wählten Entfernungsdaten η Kanäle besitzt, die der einer analog arbeitenden Verfolgungsschleife für den Entfernungskanälen des Puls-Doppler-Überwachungs-Seiten- und/oder Höhenwinkel und einer digital ar- 5 radargerät* entsprechen und unter sich eingangsseitu; beitenden Verfolgungsschleife für die Entfernung über inverter derart verbunden sind, daß in jedem sowie einer Schaltung zur Entnahme der vom Über- Zeitaugenblick stets nur einer der Kanäle eine Inforwachungsradargerät gelieferten Entfernungsdaten rnatlon übertragen kann, wobei außerdem η — 1 und zu deren Übertragung ah die Verfolgungsschleife dieser Kanäle gleichartig aufgebaut sind und au· für den Seiten-bzw. Höhenwinkel zur Einstellung der io einer. Zusammenschaltung-von logischen UND- und Richtung der Verfolgungsradar-Antenne. CDER-Toren bestehen, während ein Kanal lediglichmatic tracking of targets detected by means of a pulse Doppler circuit for the removal and transmission of the ge surveillance radar device with selected range data η has channels that correspond to an analog tracking loop for the range channels of the pulse Doppler surveillance lateral and / or elevation angle and a digital ar- 5 radar device * and below the input side; The following tracking loop for the distance are connected via inverter in such a way that in each and a circuit for extracting the distance data supplied by an information radar device can always transmit only one of the channels, and in addition η - 1 and for their transmission ah the tracking loop of this Channels are constructed in the same way and also for the side or Elevation angle for setting the io one. Interconnection of logical AND and direction of the tracking radar antenna. CDER gates exist while a channel only exists
Die als Überwachungs.radar verwendeten üblichen ein einziges UND-Tor besitzt, das von einem anderen Puls-Doppler-Überwachungsradargeräte ermöglichen UND-Tor gesteuert, "wird, welch letzteres mit den nur eine ungefähre Ortung der Ziele durch Ausblen- ■ η — 1 gleichartigen Kanälen derart verbunden ist, dung der Festechos'. Grurid für die mangelnde 15 daß der erste Kanal die-Priorität vor allen anderen Ortungsgenauigkeit ist der relativ große Raum, das hat, und daß ferner alle Kanäle ausgarigssekig auf ein Volumen also, das von dem Impulspaket erfaßt und gemeinsames ODER-Tor führen, das das video-. abgetastet wird. frequente, der gewählten Entfernung entsprechendeThe usual a single AND gate used as Überwachungs.radar has that by another pulse doppler surveillance radar devices enable AND gate controlled "is what the latter with only an approximate location of the targets by Ausblen- ■ η - 1 like Channels is connected in such a way that the fixed echoes'. Grurid for the lack of 15 that the first channel has the priority over all other positioning accuracy is the relatively large space that has, and that furthermore all channels ausgarigssekig on a volume so that of the pulse packet detected and lead common OR gate that the video. is scanned. frequency, corresponding to the selected distance
Eine sehr gute Ortungsgenauigkeit kann demgegen- Signal aufnimmt und zu der Seitenwinkel- bzw. über mittels eines Verfolgungsradargerätes erhalten 20 Höhenwinkel-Verfolgungsschleife weiterleitet, und werden. Bei diesem ist der abgetastete Raum oder daß schließlich ein Vergleicher die analog übertragene die Analysezelle sehr klein. Da der zu überwachende Information der gewählten Entfernung mit einer anRaum allgemein sehr groß ist, muß zunächst in gezeigten Entfernung vergleicht und das erhaltene einem Suchvorgang die ungefähre Lage des Objektes Fehlersignal, gesteuert von einem Schleifensteuerbestimmt werden, wozu angesichts des Verhältnisses 25 signal und einem Programmsteuersignal oder einem von Analysezelle zu überwachtem Raum eine ent- Lagesteuersignal des Seiten- bzw. Höhenwinkels, an sprechend lange Zeit erforderlich ist. Im Verfolgungs- die Eingänge der untereinander gleichartigen Kabetrieb hat das Verfolgungsradargerät andererseits näle anlegt.A very good location accuracy can, on the other hand, pick up the signal and add to the lateral angle or over 20 elevation angle tracking loop forwards obtained by means of a tracking radar device, and will. In this case, the scanned space or, finally, a comparator is the analogue transmitted the analysis cell is very small. Since the information to be monitored is the selected distance with an anRaum is generally very large, must first compare the distance shown and the obtained a search process determines the approximate location of the object error signal, controlled by a loop controller be, including in view of the ratio 25 signal and a program control signal or a From the analysis cell to the monitored room, a position control signal for the lateral or elevation angle is sent speaking a long time is required. In the pursuit of the entrances of the similar cable operations on the other hand, the tracking radar has created channels.
deVi Vorteil, daß es keinerlei andere als von dem ver- Wird mit niedrigen Elevationswinkeln gearbeitetdeVi advantage that there is nothing other than the one that works with low elevation angles
folgten Ziel stammende Echos empfängt. Aus die- 30 ist eine Entfernungs- und eine Seitenwinkelverfolsem Grund werden bei vielen Ortungssystemen zwei gung ausreichend. Sollte jedoch der Höhenwinkel verschiedene Radargeräte verwendet. Das als Über- mit etwa der gleichen Genauigkeit wie der Seitenwachungsradargerät bezeichnete liefert die Informa- winkel erhalten werden, so ist es vorteilhaft, den tionen zur Einsteilung des Verfolgungsradargerätes Seitenwinkel- und Entfernungsverfolgungsschleifen auf ein ausgewähltes Ziel. Dabei ergibt sich das 35 eine analog arbeitende Höhenwinkelverfolgungs-Problem, diese Informationen von dem einen Radar- schleife zuzuordnen, gerät auf das andere fehlerfrei und ohne Zeitverlust Eine vorteilhafte Aiisfiihriingsform der erfindungs-following target receives echoes. From the 30 is a distance and a azimuth tracking With many location systems, two reasons are sufficient. However, the elevation angle should used various radars. That as over- with about the same accuracy as the side surveillance radar device supplies the information angle, so it is advantageous to use the functions for setting up the tracking radar device, lateral angle and range tracking loops on a selected target. This results in an elevation angle tracking problem that works analogously, assigning this information from the one radar loop to the other is error-free and without loss of time.
zu übertragen. Wenn beispielsweise die Einstellung gemäßen Radaranlage zeichnet sich dadurch aus, daß des Verfolgungsradargerätes auf das gewählte Ziel die Seitenwinkelverfolgungsschleife einen Phasendisdurch aufeinanderfolgende Analyse des Volumens, 40 kriminator aufweist, der einerseits ein die Winkelin dem das Überwachungsradargerät das Ziel ent- stellung der Antenne des Überwachungsradars dardeckt hat, ohne es mit größerer Genauigkeit zu orten, stellendes Signal und andererseits das in der Entvorgenommen wird, ist die relativ lange Zeitspanne fernüngsverfolgungsschleife ausgewählte, einem bebis zur Einstellung bei bestimmten Anwendungs- stimmten Entfernungsbereich entsprechende Videofällen, wie z. B. der Ortung von schnellen Flugzeugen, 45 signal empfängt und ein resultierendes Signal über nicht tragbar. > ein elektronisches Integrierglied einem elektromecha-transferred to. For example, if the setting according to the radar system is characterized by the fact that of the tracking radar device to the selected target phase disks through the azimuth tracking loop consecutive analysis of the volume, 40 has criminator, on the one hand a the Winkelelin which the surveillance radar device reveals the target distortion of the antenna of the surveillance radar has, without locating it with greater accuracy, set the signal and on the other hand that in the Entvorver is, the relatively long length of time tracking loop selected is a bebis for setting the appropriate distance range for certain applications, corresponding video cases, such as B. the location of fast aircraft, 45 receives signal and a resulting signal via not portable. > an electronic integrating element an electromechanical
Die Lösung dieses Problems besteht darin, ein nischen Integrator liefert, welcher fest mit einer automatisches Verfolgungssystem zu verwenden, das Motorwelle verbunden ist, die einen mit der Antenne das Verfolgungsradargerät auf ein vorher ausge- des Verfolgungsradars verbundenen Synchrogeber wähltes Doppelecho steuert. Solche Systeme sind 50 antreibt.The solution to this problem is to provide a niche integrator that is firmly connected to a To use automatic tracking system that is connected to the motor shaft, the one with the antenna the tracking radar device to a synchro transmitter previously connected to the tracking radar selected double echo controls. Such systems are 50 drives.
bekannt und arbeilen mit digitalisierten Signalen. Sie Eine weitere vorteilhafte Ausführiingsform derknown and work with digitized signals. Another advantageous embodiment of the
sind jedoch gerätetechnisch umfangreich und für ge- erfindungsgemäßen Radaranlage besteht darin, daß wisse Anwendungsfälle, wie.· z. B. eine Schußaus- das von dem Vergleiclier abgegebene Fehlersignal an lösung, wenig geeignet. Die Seitenwinkel- und/oder einem UND-Tor anliegt, an dem gleichzeitig das Höhcnwinkelkoordinaten fallen nämlich in analoger 55 Schleifensteuersignal und das von einem Generator Form an und müssen zunächst in eine digitale Dar- kommende Programmsteuersignal liegen und an stellung umgewandelt werden. Die Entfernungsinfor- dessen Ausgang das resultierende, den Eingängen der mation liegt zwar zunächst auch in analoger Form untereinander gleichartigen Kanäle zugeführte Signal vor, kann aber auf relativ einfache Weise zur digi- zur Verfügung steht, das in einem ODER-Tor mit talen Darstellung gebracht werden, wobei es genügt, 60 dem von der Seitenwinkel-Bereichsschaltung komdie Entfernung in guter Näherung zu kennen. inenden Richtsignal kombiniert wird.are, however, extensive in terms of equipment and for the radar system according to the invention is that know use cases, such as. B. a shot from the error signal emitted by the comparator solution, not very suitable. The side angle and / or an AND gate is applied to which the Elevation angle coordinates fall namely in an analog loop control signal and that from a generator Form on and must first be in a digital program control signal and on position can be converted. The distance informa- whose output the resulting, the inputs of the mation is initially also in analog form of the same type of channels supplied to each other before, but can be used in a relatively simple way for digi- is available in an OR gate with Talen representation are brought, it is sufficient 60 that of the azimuth range circuit To know the distance as a good approximation. in the directional signal is combined.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Der Vorteil der erfindungsgeniäßen Radaranlage:The invention is based on the task of providing a The advantage of the inventive radar system:
Radaranlage der eingangs genannten Art zu schaffen, besteht also darin, die diskontinuierlich anfallenden bei der die von dem Puls-Doppler-Überwachungs- Informationen geringer Genauigkeit eines Puls-Doppradargenit ermittelten und zur Einstellung der Ver- 65 ler-Radargerätes so aufzubereiten, daß sie von dem folgungsradar-Antenne benötigten Informationen Verfolgungsradargerät unmittelbar aufgenommen oder Daten ersterem rasch entnommen und letzterer weiden können. Hierzu führt der Diskriminator in der zugeführt werden können. Seitenwiiikel-Verfolgungsschleife einen Phasenver-To create a radar system of the type mentioned at the outset consists of the discontinuous in which the pulse Doppler monitoring information of low accuracy of a pulse Doppradargenit determined and to be prepared for setting the loser radar device in such a way that it can be used by the tracking radar antenna required information tracking radar device recorded immediately or data can be quickly taken from the former and grazed by the latter. The discriminator in the can be fed. Sideways tracking loop a phase tracking
wcils zwei Impulseingänge, von denen "der eine. S. mit dom jeweiligen Ausgang der UND-Tore 22., bis 22,. \erinmdcii ist. während der andere. C. der dem Rück-sci/eingang der Kippstufen entspricht, mit der benachbarten Kippstufe der nächsthöheren Ordnungszahl verbunden ist.Wenn der logische Wert E1, der ;in dem Eingang S der Kippstufe 23,- liegt, gleich l_ist. ist iLt an dem umgang C anliegende Wert Ύ; 4- T »!eich Null, und man erhält an einem Ausgang den logischen Wert -V,- = 1 und am anderen Ausgang den Wort ~X; -■ 0. Wenn der an dem Eingang C anliegende logische Wert 'X1- ·■- T gleich 1 wird, wird die bistabile Kippstufe 23,- auf Null riickgekippt. Der an dem Eingang .S anliegende Wert Zf, ist nun Null und man er-wcils two impulse inputs, of which "the one. S. with the respective output of the AND gates 22., to 22 ,. \ erinmdcii. while the other. C. corresponds to the reverse input of the flip-flops, with the If the logical value E 1 , which is; in the input S of the flip-flop 23, - is equal to l_. iLt at the bypass C is the value Ύ ; 4- T »! calibrate zero, and at one output the logical value -V, - = 1 and at the other output the word ~ X; - ■ 0. If the logical value 'X 1 - · ■ - T applied to the input C becomes 1, the bistable multivibrator 23, - tilted back to zero. The value Zf present at input .S is now zero and you
. hält am Ausgang X1 --■ 0 und X1- = 1. ·. stops at output X 1 - ■ 0 and X 1 - = 1. ·
Wenn man beispielsweise annimmt, daß das Videosignal F1 nicht Null ist. weshalb es als Entfernungsbereich gewählt wird, und daß man F = V1 am Ausgang des ODER-Tores 26 erhält, muß vorher ein logischer 'Wert/', — 1',A',. der nicht Null ist. am Ausyang des UND-Tores 25, vorliegen, so daß daher .V1 // nicht Null ist. Λ', wird nun durch das UND-Tor 24 erzeugt, und es gilt Λ', = X., -Ji... . ..~X„. A", isi daher gleich I unter der Bedingung, daß alle logischen Werte X., bis Λ',, gleich 1 sind, was heißt, daß alle bistabilen Kippstufen 23., bis 23., den Zustand Null, haben oder alle logischen Werte Zf., bis En NullFor example, if it is assumed that the video signal F 1 is not zero. which is why it is selected as the distance range, and that F = V 1 is obtained at the output of the OR gate 26, a logical 'value /', - 1 ', A',. which is not zero. at the output of the AND gate 25, so that .V 1 // is not zero. Λ ', is now generated by the AND gate 24, and Λ', = X., -Ji ... applies. .. ~ X ". A ", is therefore equal to I under the condition that all logical values X. to Λ ',, are equal to 1, which means that all bistable flip-flops 23 to 23 have the state zero or all logical values Zf., Until E n zero
, s/nd. In diesem Fall wird nur das Signal F1 ausgewählt, und man erhält eine Entfernung D = I)1 am Ausgang des ODER-Tores 27. Der Wert D kann in einem Femmeüsystem. das mit dem Verfolgungsradargerät verknüpft ist. \eiwendet werden. Wenn nun das Ziel von dem Kanal F, in den Kanal I'., übergeht, wird der logische Wert K1 nun zu Null, und man erhält F1 -·- 1 und !■'.,—· 1. während .V1- 1 bleibt. Außer F.. erhält das ODER-Tor 20., einen Wert H. der gleich dem Produkt B-F-G ist. /·" ist ein Signal, das von dom Vergleich des von dem .ODER-Tor 27 herrührenden und die Entfernung darstellenden Signales /) mit einem Bezugssignal Fu herrührt. B ist das Schleifensteuersignal, das gleich] bei Anwesenheit einer angelegten Gleichspannung gleich Null ist. wenn letztere nicht vorliegt. G ist der von dem Generator 29 kommende Abtastimpuls. Am Ausgang des ODER-Tores 20., erhält man daher einen logischen Wert F., — //. während man am Aus- . gang des ODER-Tores"31 den Wert A -h H erhält. Damit das videofrequente Signal J-'., entfernungsmäßig ausgewählt wird, darf V = P.'= V.,X„ nicht Null sein. Das heißt, daß X., nicht Null ist." Dies bedeutet, daß die bistabile Kippstufe 23., arbeitet und daß E2= 1 mit Ύ.Λ — 0 ist. Dafür muß gelten, s / nd. In this case only the signal F 1 is selected, and a distance D = I) 1 is obtained at the output of the OR gate 27. The value D can be used in a femme system. associated with the tracking radar device. \ e can be used. If the destination now passes from channel F to channel I '., The logical value K 1 now becomes zero, and one obtains F 1 - · - 1 and! ■'., - · 1. during .V 1 - 1 remains. Except for F .. the OR gate 20. receives a value H. which is equal to the product BFG . / · "Is a signal resulting from the comparison of the signal /) originating from the .OR gate 27 and representing the distance /) with a reference signal F u . B is the loop control signal which is equal to] in the presence of an applied DC voltage . if the latter is not available. G is the sampling pulse coming from the generator 29. At the output of the OR gate 20., one therefore receives a logic value F., - //. while at the output of the OR gate " 31 receives the value A -h H. So that the video-frequency signal J- '., Is selected in terms of distance, V = P.' = V., X "must not be zero. That means that X., is not zero. "This means that the bistable flip-flop 23., works and that E 2 = 1 with Ύ. Λ - 0. This must apply
E2 = X^Yx(A Λ-H)(V2^H) = I. ■E 2 = X ^ Y x (A Λ-H) (V 2 ^ H) = I. ■
Dies trifft zu unter der Bedingung, daß A + H gleich 1 und daher A oder H gleich 1 ist. Die Bedingung A = 1 kennzeichnet, daß eine Seitenwinkelbereichszahl des Ziels stattgefunden hat, während // = 1 .kennzeichnet, daß man sich im Stadium der Abtastung befindet. Das Schleifensteuersignal B, der Abtastimpuls G" und das Fehlersignal F sind nicht Null. Dies bedeutet, daß der erhaltene Entfernungswert D = D2 poch von dem des angezeigten Wertes V11 verschieden ist. Wenn das Ziel in der Folge von dem Kanal V2 auf den Kanal F1 übergeht, erhält man nun F2 = 1 und F., —. 1 und daher Der Betrieb der Entfemungsvcrfolgungsschleife ist in der Folge der gleiche, wenn das Objekt von einem Kanal V1 auf einen Kanal V1 „ , übergeht, unabhängig davon, wie groß der zwischen 2 und // - 1 angenommene Wert von / ist.This is true provided that A + H is 1 and therefore A or H is 1. The condition A = 1 indicates that a azimuth range number of the target has occurred, while // = 1 indicates that one is in the scanning stage. The loop control signal B, the sampling pulse G "and the error signal F are not zero. This means that the obtained distance value D = D 2 poch is different from that of the displayed value V 11. If the target in the sequence from the channel V 2 on passes channel F 1 , one now obtains F 2 = 1 and F., -. 1 and therefore the operation of the distance tracking loop is subsequently the same when the object passes from a channel V 1 to a channel V 1 ", regardless of the size of the assumed value of / between 2 and // - 1.
Wenn die Radaranlage im Verfolgungsbetrieb arbeitet, ist nur das logische Richtsignal A gleich 1. während das Abtastsignal H gleich Null ist. Demgegenüber ist beim Abtasten der Wert // gleich 1.When the radar system is operating in tracking mode, only the logical directional signal A is equal to 1. while the scanning signal H is equal to zero. In contrast, when scanning, the value // is equal to 1.
Die so-erhaltene Radaranlage ist in ihrem Betrieb und ihrem Aufbau besonders einfach. Sie ist insbesondere als Feuerleitradar verwendbar, das eine gute Ortungsgenauigkeit. eine große Richtsicherheit sowie einfachste Bedienung erfordert.The radar system obtained in this way is in operation and their structure is particularly simple. She is particular Can be used as a fire control radar, which has a good positioning accuracy. a great directional certainty as well as the simplest operation.
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