DE19543789A1 - Verfahren zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars und Anordnung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erkennung
eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einer An
ordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 6.
Wird ein Pulsdoppler-Radar im Such-Modus verwendet, so
wird ein vorgebbares räumliches Gebiet in zeitdiskreten
Abständen mit einer vorgebbaren räumlichen Abtastgeschwin
digkeit durch eine Radarantenne abgetastet. Die für die
räumliche Abtastung nötige Strahlschwenkung (Schwenkung
des Sende-/Empfangs-Richtdiagramm) erfolgt mechanisch
und/oder elektronisch, beispielsweise durch eine mecha
nisch bewegte (Sende-/Empfangs-)Antenne und/oder eine
phasengesteuerte Antenne ("Phased Array Antenna"). Mit
einem solchen Pulsdoppler-Radar werden zunächst alle
(Radar-) Ziele detektiert, welche Radar-Wellen reflek
tieren. Diese (Radar-) Ziele werden im Rahmen dieser An
meldung unterteilt in zu detektierende systematisch be
wegte Ziele, das sind insbesondere bewegte Flugkörper,
bewegte Schiffe und/oder bewegte Kraftfahrzeuge, sowie
Clutter, das sind insbesondere (Radar-) Festziele sowie
statistisch bewegte (Radar-) Ziele, beispielsweise Radar-
Relexionen von Meereswellen und/oder meteorologischen
Erscheinungen, z. B. Wolken und/oder Regen.
Zur Unterscheidung eines systematisch bewegten Zieles von
diesem umgebenden Clutter (bewegt und/oder unbewegt)
werden für alle bewegten Ziele (systematischen sowie
Clutter) in einer (Radar-)Auswerteeinheit, beispielsweise
aus einem den detektierten Zielen entsprechenden Video
signal, zunächst sogenannte Plots erzeugt. Diese enthalten
Informationen, insbesondere über die Geschwindigkeit sowie
Richtung eines bewegten Zieles (systematisch oder Clut
ter). Im folgenden wird die zu einem zu detektierenden sy
stematisch bewegten Ziel gehörende Spur auch Zielspur ge
nannt. Die zum bewegten Clutter gehörende Spur wird
Falschtrack genannt.
Für eine zuverlässige Erkennung (Detektion) einer Zielspur
ist es zweckmäßig, alle vorhandenen Falschtracks zu unter
drücken. Diese Unterdrückung ist bei einem Pulsdoppler-
Radar mit einer MTD-(Signal-)Verarbeitung ("Moving Target
Detection" (Bewegtziel-Erkennung)) möglich durch
- - ein CFAR-Verfahren (constant false alarm rate" (kon stante Falschalarm-Rate)),
- - unterschiedliche (Clutter-)Maps, das heißt Speicher, in denen Fest- und/oder Bewegt-Clutter gespeichert werden,
- - Klassifikationsschaltungen, mit denen z. B. aus der Größe und/oder Geschwindigkeit eines Radarechos ein Ziel von Clutter unterschieden werden kann, sowie
- - Schätzfilter, beispielsweise Kalmanfilter, zur Ermitt lung von räumlichen Zielspuren.
Wird nun von einem Pulsdoppler-Radar eine hohe Empfind
lichkeit (große Reichweite) sowie eine schnelle Signalver
arbeitung (Zeit bis zur Erkennung eines Zieles) gefordert,
so muß für die erwähnten Unterdrückungs-Maßnahmen entweder
ein technisch hoher Aufwand betrieben werden oder es muß
eine erhöhte Falschalarm-Rate zugelassen werden. Denn eine
Erhöhung der Empfindlichkeit entspricht einer Erniedrigung
einer (Detektions-)Schwelle und damit einer Vergrößerung
der zu verarbeitenden Plotanzahl.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsge
mäßes Verfahren anzugeben, mit dem bei einer hohen Emp
findlichkeit (hohen Reichweite) und einer vorgebbaren ge
oringen Falschalarm-Rate eine zuverlässige Erkennung einer
Zielspur in kostengünstiger Weise möglich wird.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die in den kennzeichnenden
Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6 angebenenen
Merkmale.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind
den weiteren Ansprüchen entnehmbar.
Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine
räumlich kompakte Auswerteeinheit herstellbar ist, die in
einfacher, kostengünstiger sowie einsatzbereiter Weise
transportierbar ist, beispielsweise auf einem Schiff
und/oder einem Kraftfahrzeug.
Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß bereits vorhandene
pulsdoppler-Radare in kostengünstiger Weise nachrüstbar
sind, so daß bei gleichbleibender Sendeleistung des Radars
dessen Empfindlichkeit (Reichweite) bei der Zieldetektion
im Clutter erheblich vergrößert wird.
Weitere Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung ent
nehmbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs
beispiels unter Bezugnahme auf schematisch dargestellte
Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1, Fig. 2 Blockbilder zur Erläuterung des Verfahrens.
Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Pulsdoppler-Radar,
mit dem auf sowie über einer Meeres- und/oder Festland
oberfläche bewegte Ziele, beispielsweise Flugkörper, fah
rende Schiffe sowie fahrende Landfahrzeuge, zuverlässig
erkannt werden sollen. Es ist ersichtlich, daß bei einer
geforderten hohen Empfindlichkeit zumindest bei einer gro
ßen Entfernung allenfalls ein geringer Amplitudenkontrast
(im Videokanal) zwischen einem Ziel- und ein Clutter-Echo
signal vorhanden ist. Letzteres kann beispielsweise von
Wolken und/oder Meereswellen erzeugt werden. Die im Video
kanal vorhandenen (Radar-)Echosignale, welche den räumli
chen (Radar-) Auflösungszellen zugeordnet sind, werden
plots genannt. Die einem Ziel zuzuordnenden Plots werden
Zielplots genannt. Die dem Clutter zuzuordnenden Plots
werden Falschplots genannt. Bei hoher Empfindlichkeit des
Radars ist in vielen Fällen zunächst keine Unterscheidung
zwischen Ziel- und Falschplots möglich. Die zugehörigen
räumlichen sowie zeitlichen Änderungen werden Zielspur
(zum Ziel gehörend) und Falschtrack (zum Clutter gehörend)
genannt. Von einem bewegten Ziel kann eine Zielspur ermit
telt werden. Von bewegtem Clutter, beispielsweise einem
Meereswellenzug, kann ein Falschtrack erzeugt werden. Zwi
schen einer Zielspur und einem Falschtrack ist zunächst
kein Unterschied vorhanden. Für eine zuverlässige Detek
tion eines Zieles müssen daher immer beide berücksichtigt
und ausgewertet werden. Dieses ist möglich mittels eines
Schätzfilters, vorzugsweise eines Kalmanfilters, mit dem
für jeden sich ändernden plot eine zu erwartende Spur
(Schätzwert) ermittelt wird. Stimmt eine vorgebbare Anzahl
von Schätzwerten mit jeweils aktuell bestimmten Plots
überein, so kann auf das Vorliegen einer erwünschten Ziel
spur geschlossen werden. Es ist ersichtlich, daß mit einem
vorgegebenen Kalmanfilter bei einer vorgegebenen Auswerte
zeit (Systemreaktionszeit) lediglich eine davon abhängige
Anzahl von Falschplots unterdrückt werden kann. Es ent
steht also eine störende Falschtrack-Rate (Falschtracks/
Zeiteinheit). Diese Falschplots und damit die Falschtracks
werden bei der Erfindung dadurch verringert, daß die von
dem Schätzfilter (Kalman-filter) erzeugten Zielspuren und
Falschtracks mittels eines Dopplertests geprüft werden.
Damit werden sowohl falsche (unzuverlässige) Zielspuren
als auch Falschtracks identifiziert und ausgefiltert (un
terdrückt).
Der Dopplertest basiert auf einem Vergleich zwischen einem
(gemessenen) Dopplermeßwert, der zu einem vorgebbaren
Zeitpunkt gemessenen Radarecho (Plot) gehört, und einer
(geschätzten) Radialgeschwindigkeit, die zu demselben
Zeitpunkt und zu demselben plot gehört und die aus einer
von dem Schätzfilter erzeugten vorläufigen Spur (Tentative
Track) gehört. Dieser Dopplertest ergibt nur für ein ech
tes bewegtes (und zu detektierendes) Ziel eine Überein
stimmung. Die zugehörige Spur wird als Zielspur (Confirmed
Track) ausgewählt und weiterverarbeitet, beispielsweise in
einer nachgeschalteten Zielverfolgungs- und/oder Zieliden
tifikationsanordnung.
Bei dem Dopplertest führen auch mehrdeutige Dopplermeß
werte zu einem erwünschten eindeutigen Ergebnis, sofern
bei dem prinzipiell verwendeten Sende-/Empfangssignal
("Radar-Waveform") die zugehörige PRF ("pulse Repetition
"Frequency", (Pulswiederhofrequenz)) so groß ist, daß Meß
ungenauigkeiten (des Dopplermeßwertes) einen vorgegebenen
Doppler-Bereich (Geschwindigkeits-Bereich), der durch die
in dem Pulsdoppler-Radar vorhandene Dopplerfilterbank be
stimmt wird, nicht überschreiten.
Dabei ist es nachteilig, ein vorgebbares festes Doppler-
Radar zu verwenden, das heißt, lediglich das Ausgangs
signal eines vorgebbaren Dopplerfilters (welches einer zu
erwartenden Geschwindigkeit des Zieles entspricht) sowie
die Ausgangssignale der diesem Dopplerfilter benachbarten
Dopplerfilter. Denn bei stark manöverierenden zu detektie
renden Zielen, z. B. Flugkörpern, kann der sich ergebende
Einfluß auf den Schätzfehler (der Flugspur) nicht genau
genug vorherbestimmt werden. Die Ursache liegt darin, daß
aufgrund der eingangs erwähnten zeitdiskreten Abtastung
eine Spur (Zielspur sowie Falschtrack) nur in zeitdiskre
ten Abständen und nicht zeitkontinuierlich vermessen wird.
Bei der Erfindung werden daher immer die Ausgangsssignale
alle Dopplerfilter der vorhandenen Dopplerfilterbank ver
wendet. Dadurch ergibt sich an sich in nachteiliger Weise
für die auszuwertenden Ausgangssignale ein erhöhter Auf
wand und damit eine erhöhte störende Auswertezeit.
Dieser Nachteil wird bei der Erfindung in einer Weiterbil
dung dadurch vermieden, daß die Wahrscheinlichkeit be
stimmt wird, mit der Falschziele (Clutterechos von Seegang
und/oder festem Boden) einen Dopplermeßwert erzeugen, der
einerseits gerade an der gemessenen Stelle (Ort) auftritt
und andererseits auch noch einer vorhandenen Zielspur zu
geordnet werden kann. Werden zur Bestimmung der Stelle
(Ortes) mehrere Plots verwendet, so multiplizieren sich
die zugehörigen Einzelwahrscheinlichkeiten der Meßwert
sicherheit, so daß Falschziele eine sehr geringe Wahr
scheinlichkeit erhalten.
Aus der Falschzielwahrscheinlichkeit einer Spur (Zielspur
oder Falschtrack) wird über die Beziehung
PEchtziel=1-PFalschziel
auf die Wahrscheinlichkeit geschlossen, daß die vermessene
Zielspur von einem echten Ziel stammt. Dabei ist es wich
tig, daß voher alle Plots von echten Zielen, die sich auf
irgendeine Weise untypisch im Doppler verhalten und von
daher mit Falschzielen verwechselt werden könnten, gekenn
zeichnet und von der beschriebenen Verarbeitung im Dopp
lertest ausgeschlossen werden.
Die Durchführung des beschriebenen Verfahrens wird anhand
der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Gemäß Fig. 1 wird aus dem von der Radar-Antenne empfange
nen Signal zunächst ein in der Radartechnik übliches
Videosignal S/I erzeugt und dieses einer CFAR-Schaltung
CFAR zugeführt. Diese unterdrückt mittels eines Amplitu
denschwellwertes (OS-Schwelle), einer Anpaßstufe C, mit
c = c + Incr, sowie einer Multiplizierstufe X in bekannter
Weise das im Videosignal S/I enthaltene Amplitudenrauschen
mittels der adaptiven Schwellwertschaltung (X, C). Am Aus
gang der CFAR-Schaltung CFAR entstehen den Radar-Auflö
sungszellen zugeordnete Plots, deren Anzahl pro Zeitein
heit, z. B. pro Scan (Umdrehung der Radar-Antenne), gleich
plot ist. Aus diesen Plots werden nun mittels mindestens
)einem Fest- und/oder Bewegziel-Speicher (plot Map) alle
diejenigen Plots ausgetastet, die bekannten Fest- und/oder
Bewegt-Zielen zuzuordnen sind. Dabei wird eine adaptive
Amptlitudenschwelle Ampl, mit Ampl = Ampl + Incr, verwen
det. Bei dieser Austastung entstehen Daten über das beim
Meßvorgang vorhandene Wetter (Wetter-parameter), z. B. An
zahl und Größe von Wolkenfeldern. Am Ausgang der Plot-Map
sind lediglich Plots vorhanden, die möglicherweise inter
essierenden Radar-Zielen zuzuordnen sind, z. B. Flugkörpern
und/oder Schiffen, die mit hoher Geschwindigkeit fahren.
Diese interessierenden Plots werden über eine Addierstufe
(+) einem räumlichen Schätzfilter, beispielsweise einem
Kalmanfilter, zugeführt. Dieses erzeugt aus den Plots
räumliche Spuren (Zielspuren und/oder Falschtracks), wel
che echten (zu detektierenden) Zielen sowie Falschzielen
zuzuordnen sind. Diese Spuren werden einer Schaltung zur
Durchführung des Dopplertests zugeführt. Nach dem Doppler
test, dessen Ausführung noch erläutert wird entstehen
Falschtracks (falsche Zielspuren), wobei die Anzahl der
zugehörigen Plots gleich NFT ist, und (echte) Zielspuren,
die auch bestätigte Zielspuren (Confirmed Tracks) genannt
werden, wobei die Anzahl der zugehörigen Plots gleich NCT
ist. Die (echten) Zielspuren, die aus zugehörigen (echten)
Plots bestehen, werden über eine einstellbare Zeitschal
tung t, mit t = t + Tscan, in welcher die Hostorie der
Spur berücksichtigt wird, einem negativen Eingang der Sum
mierschaltung (+) zugeführt. Dadurch werden alle Plots
ausgetastet, die Zielspuren zuzuordnen sind. Es ist also
ein Regelkreis vorhanden, der in eingeschwungenem Zustand
dafür sorgt, daß am Eingang des räumlichen Schätzfilters
lediglich zu prüfende Plots vorhanden sind, welche unsi
cheren Spuren, das heißt noch nicht genau entscheidbaren
Spuren, zuzuordnen sind. Am Eingang des Schätzfilters sind
also nur möglicherweise falsche Plots vorhanden, deren An
zahl gleich NFP ist. Diese werden in dem Schätzfilter zu
Versuchsspuren, deren Anzahl gleich NTT ist, zusammenge
stellt. Es ist ersichtlich, daß durch diesen Regelkreis,
im eingeschwungenen Zustand, im Schätzfilter sowie beim
Dopplertest lediglich die unsicheren Plots sowie die un
sicheren Spuren (Tentative Tracks) überprüft werden müs
sen. Dieses kann vorteilhafterweise in einer sehr kurzen
Verarbeitungszeit erfolgen.
Im eingeschwungenen Zustand, das heißt wenn alle (echten)
Zielspuren erzeugt sind, ermittelt sich die Übergangswahr
scheinlichkeit P, daß aus einem Falschplot FP ein Falsch
track FT entsteht, gemäß der Formel
P = PPOS.PDOP=NFT/NFP
mit
PPOS=NTT/NFP und PDOP=NFT/NTT.
Dabei bedeuten
PPOS = Wahrscheinlichkeit, daß von dem Schätzfilter ein Falschplot einem Plot einer Versuchsspur (Tenta tive Track) zugeordnet wird,
PDOP = Wahrscheinlichkeit, daß ein zu einer Versuchsspur gehörender Plot durch den Dopplertest einem Plot eines Falschtracks zugeordnet wird,
NFP = Anzahl pro Zeiteinheit der am Eingang des Schätz filters anliegenden Falschplots,
NTT = Anzahl pro Zeiteinheit der am Ausgang des Schätz filters entstehenden Plots, die einer Versuchs spur zugeordnet werden,
NFT = Anzahl pro Zeiteinheit der nach dem Dopplertest entstehenden Plots, die einem Falschtrack zuge ordnet werden,
NCT = Anzahl pro Zeiteinheit der nach dem Dopplertest entstehenden Plots, die einer Zielspur zugeordnet werden.
PPOS = Wahrscheinlichkeit, daß von dem Schätzfilter ein Falschplot einem Plot einer Versuchsspur (Tenta tive Track) zugeordnet wird,
PDOP = Wahrscheinlichkeit, daß ein zu einer Versuchsspur gehörender Plot durch den Dopplertest einem Plot eines Falschtracks zugeordnet wird,
NFP = Anzahl pro Zeiteinheit der am Eingang des Schätz filters anliegenden Falschplots,
NTT = Anzahl pro Zeiteinheit der am Ausgang des Schätz filters entstehenden Plots, die einer Versuchs spur zugeordnet werden,
NFT = Anzahl pro Zeiteinheit der nach dem Dopplertest entstehenden Plots, die einem Falschtrack zuge ordnet werden,
NCT = Anzahl pro Zeiteinheit der nach dem Dopplertest entstehenden Plots, die einer Zielspur zugeordnet werden.
Für die Auswertung bei einer Pulsdoppler-Radaranlage ist
es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Falschtracks prozen
tual konstant gehalten wird. Mit dieser Voraussetzung er
gibt sich für den Dopplertest, der Falschtracks ausfil
tert, eine erforderliche SOLL-Übergangswahrscheinlichkeit
PDOP (SOLL) gemäß der Formel
PDOP (SOLL)=NFT/(NFP.PPOS).
Die zu dem Schätzfilter (Kalmanfilter) gehörende Über
gangswahrscheinlichkeit PPOS ist eine Funktion aus vorgeb
baren festen Radarparametern und aus Spurparametern, wel
che durch das Schätzfilter geschätzt worden sind. Die
Übergangswahrscheinlichkeit PPOS ist weiterhin abhängig
von der Anzahl M der Plots, die zu einer Versuchsspur
(Tentative Track) verarbeitet worden sind, sowie einer
Größe FCW, die von der Art und der Anzahl der im Schätz
filter verwendeten Korrelationsfenster abhängt, das heißt,
für die Übergangswahrscheinlichkeit PPOS gilt die Formel
PPOS∼(NFP.FCW)M-1 mit FCW∼T3 Scan,
wobei
TScan = Dichte (pro Flächeneinheit) der Falsch plots bedeutet.
TScan = Dichte (pro Flächeneinheit) der Falsch plots bedeutet.
Da in dieser Formel die Dichte TScan der Falschplots in
mehrfacher (dreifacher) Potenz vorkommt, ist es vorteil
haft, die bereits erwähnte adaptive CFAR-Schaltung CFAR
mit nachgeschaltetem Fest- und/oder Bewegzielfilter (Plot
Map) zu verwenden. Denn diese Filterkombination bewirkt,
daß die Dichte der Falschplots näherungsweise konstant und
räumlich homogen verteilt gehalten wird.
Bei dem Dopplertest wird, parallel zu der SOLL-Übergangs
wahrscheinlichkeit PDOP (Soll), eine zeitlich aktuell
wirksame IST-Übergangswahrscheinlichkeit PDOP (IST) er
mittelt. Diese ist von vielen Faktoren abhängig, insbeson
dere von der Art der Radar-Anlage, dem Clutter, Spur-Para
meten, Meßfehlern sowie der (Radar-)Waveform.
Bei dem Dopplertest wird nun die SOLL- mit der IST-Über
gangswahrscheinlichkeit verglichen. Ist nun PDOP (IST) <
PDOP (SOLL), so steht mit hinreichender Sicherheit fest,
daß die zu PDOP (IST) gehörende Versuchsspur (Tentative
Track) von einem echten Ziel stammt, das detektiert werden
soll. Die Versuchsspur gilt damit als verifiziert und wird
daher als gesicherte Zielspur (Confirmed Track) ausgege
ben, beispielsweise auf einem Anzeigeschirm. Dabei ist zu
berücksichtigen, daß sich die Zielspur aus einer räum
lichen sowie zeitlichen Folge von zugehörigen (Ziel-)Plots
zusammensetzt.
Für eine besonders zuverlässige Verifikation ist es vor
teilhaft, eine vorgebbare Anzahl, beispielsweise fünf,
zeitlich aufeinanderfolgende Plots vorzugeben, von denen
mindestens einer zu einer vorgebbaren Versuchsspur gehören
muß. Ist dieses nicht der Fall, so wird diese Versuchsspur
(in dem Regelkreis) solange mit einer auf die Anzahl
(fünf) begrenzten Spur-Historie weiterverfolgt, bis eine
Verifizierung erfolgt und damit eine Ausgabe als Zielspur.
Alternativ dazu ist es möglich, daß die zu einer Versuchs
spur gehörenden Plots von dem Schätzfilter verworfen wer
den, das heißt zu keiner Spur gehörig, wenn eine vorgeb
bare größere Anzahl, z. B. größer fünf, von plots vorhanden
ist, welche nicht der Versuchsspur zuzuordnen sind.
Die IST-Übergangswahrscheinlichkeit PDOP (IST) wird im we
sentlichen von Meßgrößen und deren Genauigkeit im Doppler
bereich (Bestimmung der Geschwindigkeit eines Ziels) be
einflußt, insbesondere von der an einer Versuchsspur be
teiligten Anzahl MB von (Sende-)Bursts der Radar-Antenne.
Daraus folgt, daß der Dopplertest besonders zuverlässig
ist, denn dieser stützt sich nicht nur auf aktuelle Radar
bursts, sondern verarbeitet zusätzlich die Spur-Historie
über die vorgebbare Anzahl, z. B. fünf, der zuletzt aufge
laufenen plots. Damit entsteht aber vorteilhafterweise
kein zusätzlicher (Daten-)Verarbeitungsaufwand, da ledig
lich die Versuchsspuren auf ihre Glaubwürdigkeit im Dopp
lerbereich überprüft werden müssen. Die Anzahl der Ver
suchsspuren ist aber gering, insbesondere aufgrund des be
schriebenen Regelkreises.
Das beschriebene Verfahren ist in Fig. 2 als Blockbild
dargestellt. Diese entspricht dem gestrichelt umrandeten
Bereich in Fig. 1. Gemäß Fig. 2 werden die Falschplots
(Anzahl NFP) in dem Schätzfilter, mit einer damit verbun
denen Plot-Korrelation, z. B. Plots (Anzahl NTT) von Ver
suchsspuren zusammengefaßt und deren Spur-Historie be
rücksichtigt. In dem Schätzfilter werden zu jeder Ver
suchsspur die zugehörigen Spurparameter (Spur Param) er
mittelt, z. B. geometrischer Ort, Bewegungsrichtung, Ge
schwindigkeit. Daraus werden nach einer Koordinaten-Trans
formation (Koord Transf) die IST-Übergangswahrscheinlich
keiten PDOP (IST) für den Dopplertest ermittelt. Bei der
Ermittlung von PDOP (IST) wird die bei der Spur-Historie
bereits aufgelaufene Anzahl (DN, z. B. DN = maximal fünf)
von Bursts berücksichtigt sowie die aus der plot Map (Fig.
1) abgeleiteten Wetter-parameter. Aus den Spurparametern
werden außerdem die Übergangswahrscheinichkeit PPOS für
das Schätzfilter und damit dann die SOLL-Übergangswahr
scheinlichkeit PDOP (SOLL) für den Dopplertest ermittelt.
Für die Ermittlung der Übergangswahrscheinlichkeiten muß
die genaue Anzahl (NFP) der Falschplots bekannt sein. Die
se Anzahl (NFP) wird in einem Zähler (FP-Zähler) für die
Falschplots ermittelt. In einem Schalter Sch wird der er
wähnte Vergleich zwischen den IST- und SOLL-Übergangs
wahrscheinlichkeiten PDOP (IST), PDOP (SOLL) durchgeführt.
Ist PDOP (IST) kleiner PDOP (SOLL), so wird der Schalter
Sch geschlossen und die zu der Versuchsspur (Tentative
Track) gehörenden Plots ausgegeben. Letztere werden nun
als zu einer bestätigten Spur (Confirmed Track) gehörig
betrachtet.
Das Verfahren ist vorteilhafterweise auf nahezu jede Form
des Sende-Signals bei einem Pulsdoppler-Radar anwendbar.
Eine besonders gute Erkennung eines bewegten Zieles wird
jedoch dann erreicht, wenn ein an die Art der zu detektie
renden Ziele angepaßtes Sende-Signal, und damit auch das
Empfangssignal verwendet wird. Beispielsweise ist es für
eine eindeutige Erkennung vorteilhaft, bei dem Sende-/
Empfangssignal die Pulswiederholzeit (PRF) an den zu er
wartenden Geschwindigkeitsbereich der zu detektierenden
Ziele anzupassen.
Für eine eindeutige Detektion, insbesondere von Flugkör
pern, in einem großen Geschwindigkeitsbereich ist es vor
teilhaft, ein Sende-/Empfangssignal zu verwenden, bei wel
chem dann mehrere PRFs gestaffelt sind, das heißt, in je
dem Sende-Signal (Burst) sind pulse mit vorgebbar unter
schiedlichen PRFs vorhanden. Dann sind die von einem Ziel
reflektierten Radarechos in mehreren Bursts statistisch
stark korreliert, weil diese Echos (Empfangssignale) nahe
zu zu demselben Zeitpunkt empfangen und ausgewertet wer
den. Es multiplizieren sich dann mehrere zu den Bursts ge
hörenden Einzel-Übergangswahrscheinlichkeiten zu einer ge
samten plot-Wahrscheinlichkeit.
Es ist vorteilhaft, das beschriebene Verfahren mittels ei
ner Datenverarbeitungsanlage durchzuführen, da mit dieser
insbesondere die Übergangswahrscheinlichkeiten, die zum
Teil auf Expertenwissen sowie gerätespezifischen Parame
tern der Radar-Anlage beruhen, zuverlässig und schnell er
mittelt werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele
beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwendbar. Bei
spielsweise ist möglich, das Verfahren bei einer bewegli
chen Pulsradar-Anlage, beispielsweise auf einem Schiff
oder Kraftfahrzeug zu verwenden. Denn das Verfahren zur
Kontrolle der Falschtrack-Rate arbeitet während der Bewe
gung der Radar-Anlage deshalb besonders effizient, weil
sich die Signal- und/oder Datenverarbeitung in der Radar-
Anlage automatisch und adaptiv nicht nur auf räumliche
und/oder zeitliche Veränderungen von Clutterstörungen ein
stellt, sondern auch jede Zielspur, einschließlich deren
Historie, einzeln verarbeitet.
Das Verfahren kann weiterhin lediglich zur zuverlässigen
Entdeckung von Zielspuren verwendet werden. Ist dann eine
Zielspur (als Confirmed Track) vorhanden, so kann diese
dann an weitere Anlagen, beispielsweise spezielles
Zielverfolgungsradar, übergeben werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels
eines Pulsdoppler-Radars, wobei
- - ein zu überwachendes Gebiet von einer Sende-/Empfangs keule in Schritten der zugehörigen Radar-Auflösungs zellen abgetastet wird und
- - die zu den Radar-Auflösungszellen gehörenden Radar- Echos (Plots) mittels CFAR-Verfahren, einem Fest- und/ oder Bewegtziel-Speicher sowie einem räumlichen Schätzfilter auf das Vorhandensein eines bewegten zu detektierenden Ziels überprüft werden, dadurch gekennzeichnet,
- - daß von jedem bewegten Ziel mittels des Schätzfilters zunächst eine vorläufige Spur erzeugt wird,
- - daß die zu der vorläufigen Spur gehörenden Plots einem Dopplertest zugeführt werden,
- - daß in dem Dopplertest aufgrund von Zugehörigkeits wahrscheinlichkeiten entschieden wird, ob mehrere von der Empfangsantenne aktuell erfaßte aufeinanderfolgen de Plots zu einer vorläufigen Spur gehören und daß be jahendenfalls die vorläufige Spur als eine bestätigte Spur (Zielspur) gekennzeichnet wird,
- - daß die zu einer Zielspur gehörenden Plots mittels eines Summiergliedes (+) aus den am Eingang des Schätzfilters anliegenden plots ausgefiltert werden und
- - daß die zu einer bestätigten Zielspur gehörenden Plots zur weiteren Verarbeitung ausgegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Dopplertest die zu einem gemessenen Plot gehörende
Geschwindigkeit mit derjenigen der zugehörigen Spur ver
glichen wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß von dem Schätzfilter und dem
Dopplertest von einem aktuell gemessenen Plot zeitlich
fortlaufend während eines vorgebbaren Zeitraumes die Zuge
hörigkeit des Plots zu einer Spur ermittelt wird und daß
bei einer Nichtübereinstimmung während des Zeitraumes die
ganze Spur verworfen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß aus den zu einer vorläufigen
Spur gehörenden Parametern eine SOLL-Übergangswahrschein
lichkeit für einen zu erwartenden gemessenen aktuellen
Plot ermittelt wird,
- - daß mittels des gemessenen aktuellen Plots eine IST- Übergangswahrscheinlichkeit bestimmt wird, und
- - daß die vorläufige Spur als Zielspur ausgegeben wird, wenn die IST-Übergangswahrscheinlichkeit kleiner als die SOLL-Übergangsgeschwindigkeit ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Sende-/Emfangssignal gestaf
felte Pulsfolgefrequenzen enthält.
6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- - daß eine CFAR-Schaltung mit nachgeschalteter Fest- und/oder Bewegtclutter-Karte zur Ermittlung der Zugehörigkeit eines Plots zu einem Bewegtziel vor handen ist,
- - daß aus mehreren einem Bewegtziel zuzuordnenden Plots in einem Schätzfilter eine vorläufige Spur des Ziels erstellt wird,
- - daß in einem Dopplertest die Zugehörigkeit eines aktu ell gemessenen Plots zu einer vorhandenen bestätigten Spur ermittelt wird,
- - daß dem Eingang des Schätzfilters ein Summierglied (+) vorgeschaltet ist, an dessen invertierendem Eingang die zu einer bestätigten Spur gehörenden Plots anlie gen, so daß am Ausgang des Summiergliedes (+) ledig lich Plots entstehen, die keiner bestätigten Spur zu zuordnen sind,
- - daß in dem Schätzfilter sowie dem Dopplertest ledig lich diejenigen Plots verarbeitet werden, die bislang noch keiner bestätigten Spur zugeordnet worden sind, und
- - daß die am Ausgang des Dopplertests anliegenden be stätigten Spuren als Zielspuren für eine weitere Ver arbeitung anliegen.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Dopplertest mittels eines Schalters (Sch) er folgt, und
- - daß bei im Vergleich zur SOLL-Übergangswahrscheinlich keit kleineren IST-Übergangswahrscheinlichkeit der Schalter (Sch) geschlossen wird, so daß eine Ausgabe der am Eingang anliegenden vorläufigen Spur als verifizierte Zielspur erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995143789 DE19543789C2 (de) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Verfahren zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995143789 DE19543789C2 (de) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Verfahren zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE19543789A1 true DE19543789A1 (de) | 1999-06-10 |
DE19543789C2 DE19543789C2 (de) | 1999-11-11 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0260670A2 (de) * | 1986-09-17 | 1988-03-23 | Deutsche Aerospace AG | Verfahren zur Verringerung von Falschzielmeldungen in einem Pulsdopplerradar |
DE4012247A1 (de) * | 1990-04-14 | 1991-10-17 | Telefunken Systemtechnik | Komponentenfilter |
-
1995
- 1995-11-24 DE DE1995143789 patent/DE19543789C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0260670A2 (de) * | 1986-09-17 | 1988-03-23 | Deutsche Aerospace AG | Verfahren zur Verringerung von Falschzielmeldungen in einem Pulsdopplerradar |
DE4012247A1 (de) * | 1990-04-14 | 1991-10-17 | Telefunken Systemtechnik | Komponentenfilter |
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DE19543789C2 (de) | 1999-11-11 |
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