DE1766149A1 - Radarverfahren zur fruehzeitigen Mehrfachziel-Aufloesung - Google Patents

Description

• "Radarverfahren zur frühzeitigen Mehrfachziel-Auflösung" Die hohe Trsffwahrscheinlichkeit eines üblichen, nach dem Radarprinzip zielsuchenden Flugkörpers bei der Flugeinzelzielbekämpfung wird bekanntlich erheblich herabgesetzt, wenn eine Formation von mindestens zwei Zielen anfliegt, die zueinander den sogenannten kritischen Abstand aufweisen.
• Die üblichen Flugkörperdimensionen gestatten nämlich nur die Verwendung von Suchantennen mit so begrenzter Winkelauflösung, daß die Ziele erst zu spät als Doppel- bzw.
• Mehrfachziele erkannt werden können. Eine wirksame Kurskorrektur des Flugkörpers ist dann im allgemeinen nicht mehr möglich und er fliegt zwischen den Zielen hindurch.
• Das einzige bisher praktisch durchgeführte Verfahren zur Verbesserung der Mehrfachzielauflösung und - bekämpfung beruht auf einer Doppler-Feinstfilterung. Haben die Ziele z. B, nicht genau gleiche radiale Geschwindigkeiten relativ zum Plugkdrper, so treten durch du sich daim verschieden stark auswirkenden Dopplereffekt Frequenzunterschiede in den Radar-Echoschwingungen der Ziele auf, die empfangsseitig ein genügend fein unterteiltes Filter trennen kann.
• Wenn dieses Verfahren jedoch wirksam sein zoll, müssen schon sehr geringe Frequenzuntersohiede getrennt werden, was zu erheblichem Aufwand führt. Die einzelnen Filter müssen nicht nur sehr geringe Bandbreite haben, sandern auch sehr genau frequenzä#ig nachgeführt werden können, um Geschwindigkeitsänderungen zu folgen.
• Außerdem ist normalerweise mal das eine und mal das andere Ziel schneller. Wenn das schnellere Ziel ausgewählt wird, kann deshalb die Peilung von einem auf das andere umspringen.
• Eine denkbare andere Methode bestände in der Benntzung unter sehr kurzen Wellenlänge1 um die Winkelauflösung bei einem gegebenen Antennendurchmesser zu erhöhen. Wegen der hohen Luftabsorption sehr kurzer elektromagnetincher Wellen wäre diese Methode jedoch auf sehr kurze Zielentfernungen beschränkt; sie ist daher praktisch meist nicht einsetzbar, da die Nehrfachzi elb ekämpfung einen besondern S end or und Empfänger und damit noch höheren Aufwand als die Doppler-Dislariminierung erfordert.
• Der Erfindung liegt <1ie Aufgabe zugrunde, ein Raderverfahren zur Mehrfachziclauflösung anzugeben 1 das aucii in Verbindung mit dem Monopulsprinzip benutzbar ist.
• Die Erfindung betrifft somit ein Radarverfahren, nach dem mehrere Ziclobjekte, die sich gleichzeitig im Radar-Antennendiagranm befinden, 1 auch dann als Mehrfachziele erkennbar sind, wenn ihr gegenseitiger Abstand kleiner oder gleich den kritischen Abstand der Mehrfachzielauflösung ist, und besteht darin, daß die Winkelfluktuationen (Glint) in den Empfangsschwingungen als Kriterium für die Unterscheidung eines Einzelzieles von Mehrfachzielen herangezogen werden.
• Das erfindungsgemä#e Verfahren beruht auf der Ausnutzung charakteristischer Unterschiede der sogenannten Winkelfluktuationen. die auch Glint genannt werden zwischen einem Einzelziel und einem Doppelziel. Dtege Unterschiede betreffen sowchl. den quadratischen Mittelwart ali a¢h die speiktrale $Energieverteilung der Winkelfluktuztion.
• Der quadratische Mittelwert der Winkelfluktuation für ein Einzelziel ist im wesentlichen ein Maß für den maximalen Abstand der wichtigsten reflektierenden Flächen quer ! Blickrichtung, etwa der Düsenaggregate oder degleichen.
• Bei Doppelzielen ist die Wurzel aus dem quadratischen Mit. telvert recht genau proportional dem Abstand der Ziele quer zur Blickrichtung, dividiert durch die Distanz zum Flugkörper. Dabei hängt die Proportionalitätskonstante nicht von den Zielen selbst ab, insbesondere nicht von deren Radarrückstrahlfläche.
• Da selbst in enger Formation Doppelziele in erheblioh grä#eren gegenseitigen Abstand fliegen als ihren sigenen Dimensionen entspricht, wären durch diesen Unterschied alielsi Doppelziele erkennbar.
• Die Halbwertsbreite des Glintspektrums liegt - besogen aut das X-Band- für alle ueblichen Flugeinzelziele in der Größenordnung 1 Hz. Das liegt daran, daß diejenigen verschiedenen Teilflächen der Ziele1 die zur gesamten Radarrückstrahlung beitragen, mehr oder weniger starr miteinander verbunden sind. Doppelziele dagegen weisen fast stets kleine Geschwindigkeitsdifferenzen auf, deren Vorzeichen wechseln.
• Diese Relativbewegungen führen zu einem Glintspektrum, das sich zu erheblich höheren Frequenzen ersteckt, d, h. im Beispielsfall des X-Bandes bis zu 20 Hz, sofern die niaximale Geschwindigkeitsdifferenz in der Größenordnung 30 cm/sec liegt.
• Die Messung des Energieanteils des Glintspektrum oberhalb I bis 2 Hz ergibt daher nicht nur ein Kriterium für die Existenz eines Doppelzieles, sondern bestimmt auch mit hinreichender Näherung die Winkeldifferenz, unter der ein ideal räumlich auflbsendes Antennensystem die beiden Ziele sehen würde.
• Die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrons entspricht der Winkelempfindlichkeit der Antenne, die gewöhnlich in der Größenordnung besser als 1/20 der Halbwertsbreite ist, sofern der Signal-zu-Rauschabstand ausreichend ist.
• Der Abstand, bei dem eine Doppelzielauflösung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich wird, ist demnach größer als das Zehnfache des Abstandes, bei dem die Antenne sonst auf rein geometrtscher Grundlage das Doppelsiel aufzulösen in der Lage wäre.
• Die frühzeitige Verfolgung eines der beiden Ziele wird erreicht durch Einspeisen eines aus dem Glintspektrum gewronnwenen Korrektursignals in die Antennennachfürschleife und den Autopiloten, das dem halben Winkelabstand beider Ziele entspricht. Die liorrektur erfolgt in beiden Lenkebenen. Dabei muß eine willkürliche Festlegung getroffen werden, ob man das rechte dem linken Ziel vorziehen will oder umgekehrt bzw. das obere dem unteren.
• Dabei tritt noch eine Doppeldeutigkeit auf, wenn dt. Verbindungslinie beider Ziele nicht in einer der Lenkebenen liegt.
• Sind diese z. B. horizontal und vertikal, so sind zunächst die Zielkonfigurationen "ein Ziel obaa links, das andere unten recht und "ein Ziel unten links, das andere oben rechts" noch nicht unterschieden. Diese Unterscheidung ist aber in Verbindung mit der Erfindung durch Korrelation der Glintsignale beider Ebenen vorteilhaft durchführbar. Ftir die eine Zielkonfiguration ist das Ergebnis poaitiv, für die andere negativ. Damit ist das Problem eindeutig bestimmt.
• Die willkürliche Vorgabe (z. B. "rechts vor links") bezieht sich auf eine der beiden Ebenen, in der anderen Ebene richtet sich die Zielverfolgung nach dem wirklichen Ort des 80 ausgewählten Ziels.
• Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren liegen in der Einfachheit seines Arbeitsprinzips und den minimalen Aufwand, der auf die Empfängerseite beschränkt ist, in der Anvendbarkeit auf jedes Frequenzband, in der Anwendbarkeit auf aktive und halbaktive Systene, in der Yerwendbarkeit beliebiger Antennenkonstruktionen, in der Verwendbarkeit sowchl fiir konische Raumabtastsysteme als auch für amplituden- und phasenvergleichende Monopulse-Systeme und in der mindestens zehnfachen inkelaufldsung, d. h. Doppelzielisolierung bei der zehnfachen Entfernung, verglichen mit der gleichen Antenne ohne Anwendung der Erfindung, ein ausreichendes Signalzn-Rauschverhältnis vorausgesetzt.
• Anhand der Abbildung wird in folgenden ein vorteilhaftes Realisierungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemä#en Verfahrens beschrieben. Die bereits in die Komponenten aufgespaltene Winkelinfonation - meist in elektrischen Größen übertragener Form des Radarfehlwinkels -wird in zueinander analogen Kanälen verarbeitet. Das Filter ist ein Hochpaß oberhalb etwa 1 Hz, der oben begrenzt bei etwa 50 liz, um unerwünschte Rauscheinflüsse klein zu balten.
• In jeden kanal wird dann das Karrektursignel durch quadratische Gleichrichtung und Glättung erzeugt und dem Eingangssignal hinzuaddiert. In den Signalweg tat Jeweils noch eine Eichung und ein Schalter eingebaut. Der Sobalter wird EbQr eine Logik nur dann betätigt, wenn das Korrektursignal amplitudenmäßig eine gewisse Schwelle überschreitet und gleichzeitig das Signal-zu-Rauschverhältnis N der Doppler-Filter-Bandbreite genügend groß ist, so daß das Xorrektursignal nicht aus Wärmerauschen stammen kann.
• Einer der beiden Zweige enthält au#erdem eine Umkehrstufe und einen Wahlschalter, der die eine oder die andere Polarität auswählt naeh Maßgabe des Korrelationsergebnisses aus beiden Kanälen. Der Korrelator besteht aus einem Multiplizierer und einer nachfolgenden Glättung.
• Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine wahlweise Umschaltung der Polarität beider Kanäle, damit die Betorsugung des rechten (oder linken) der beiden Ziele nicht systematisch für alle Flugkörper gilt.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e i) Radarverfahren, nach dem mehrere, insbesondere zwei, Zielobjekte, die sich gleichzeitig im Radar-Antennendiagramm bofinden, auch dann als Mehrfachziele erkennbar sind, wenn ihr gegenseitiger Abstand Bloiner oder gleich dem kritischen Abstand der Mehrfachzielauflösung ist, insbesondere zur Durchführung in einem der Flugzielbekämpfung dienenden, nach dem Radarprinzip zielauchenden Flugkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelfluktuationen (Glint) in den Empfangsschwingungen als Kriterium für die Unterscheidung eine3 Einzelzieles von Mehrfachzielen herangezogen werden.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrale Verteilung der Winkelfluktuationen als Yriterium der Unterscheidung zwischen Einzelziel und Doppel-bzw. Mehrfachziel verwendet wird und der quadratische Mittelwert einer den Winkelfluktuationen entsprechenden elektrischein Größe als Maß des Winkels benutzt wird, unter dem die Ziele am Peilort erscheinen.

   Lee r s e i t e