DE19711357C1

DE19711357C1 - Verfahren und Einrichtung zum Prüfen und Justieren der Blickrichtung von Funkmeßanlagen (RADAR)

Info

Publication number: DE19711357C1
Application number: DE1997111357
Authority: DE
Inventors: Helmut Kerschsieper
Original assignee: Thomson Csf Elektronik Ni GmbH
Current assignee: Thomson Csf Elektronik Ni GmbH
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2017-03-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Justieren und Prüfen der Blickrich tung von Funkmeßanlagen (Radar) und auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem jeweiligen Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 4.

Radar (Radio Detection and Ranging) umfaßt ein technisches Verfahren, das nach dem Echoprinzip arbeitet. Es werden elektromagnetische Wellen von einer Antenne in einen davor gelegenen Raum ausgesendet, deren Reflexion an vorhandenen Objekten mittels einer geeigneten Empfangseinrichtung Informationen über das entfernt georte te Objekt zulassen. Die verwendeten Sende- und Empfangsantennen sind gekenn zeichnet durch einen möglichst kleinen Öffnungswinkel. Die dadurch mögliche strahl förmige Aussendung der elektromagnetischen Wellen führt zu Richtungsinformatio nen.

Zur Informationsnutzung ist es notwendig, die empfangenen Daten zu quantifizieren. Die Radareinrichtung ist dazu in bezug zu wahren Daten zu setzen.

Bisher wird zu diesem Zweck, nach allgemein der Fachwelt bekannten Verfahren, ent weder ein genau vermessenes Referenzradargerät oder ein optisches System benutzt. Hierbei wird das Verhalten der zu prüfenden Radareinrichtung mit den Werten des Referenzgeräts, welches auf Echtziele (Flugzeuge, etc.) gerichtet ist, in seinen ange zeigten Werten verglichen. Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus.

Optische Verfahren sehen die Ortsbestimmung des Echtziels mittels Kamera oder Theodoliten vor.

Nachteil der bekannten Technik ist ihre nur indirekte Arbeitsweise. Weil die Genauig keit und Leistungsfähigkeit der verwendeten Geräte in die mit ihnen ermittelten Ob jektdaten einfließen, sind sie nur sehr eingeschränkt in der Lage, die benötigten Ob jektkoordinaten mit der benötigten Genauigkeit festzustellen.

Bei der Benutzung eines Vergleichsradargerätes ist zusätzlich zu beachten, daß die ses mindestes der Leistungsfähigkeit des zu prüfenden Radars entsprechen muß, damit die benötigten Objektdaten aus einem genügend großen Raumbereich mit hin reichender Genauigkeit bezogen werden können und auch in ihrer Anzeigecharakteri stik mit denen des Prüflings übereinstimmen. Wegen der mengenmäßig nur begrenzt zur Verfügung stehenden Radare und ihre umständliche Vermessung, ist diese Forde rung in der Regel schwer zu erfüllen und teuer.

Die zur Anwendung kommenden optischen Verfahren sind abhängig von den aktuell herrschenden Sichtverhältnissen bzw. ihrer abbildenden Leistungsfähigkeit. Derzeit ist der Einsatz solcher Systeme über eine Entfernung von 10 km, auch bei besten Sichtverhältnissen, nicht möglich.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen die Prüfung und Justage von Radareinrichtun gen unter allen Witterungsbedingungen und Sichtverhältnissen genauer, bei verein fachter Handhabung, möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Einrichtung nach Anspruch 4 gelöst.

Im deutlichen Vorteil zu den bekannten Möglichkeiten, ist im erfindungsgemäßen Ver fahren der wirkliche GPS-genaue Standort des vom Prüfling anvisierten Objekts Grundlage zur Zieldatenbewertung. Als weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich der Verzicht auf Referenzsysteme, deren unterschiedliche und unbekannte Zuverlässig keit durch eine systembedingt gleichbleibend gleichmäßige Genauigkeit für alle Prüf- und Justagefälle ersetzt ist.

Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Während der Hauptanspruch eine simultane Übertragung der Navigationsdaten des vom Prüfling anvisierten Objekts vorsieht, bezieht sich die Weiterbildung des Verfah rens nach Anspruch 2 auf die Zwischenspeicherung der Daten mittels Datenre kordern. Nachfolgend werden sie synchron zu zeitgleich aufgezeichneten Prüflingsda ten ausgewertet.

Eine weitere Genauigkeitssteigerung sieht die Ausbildung der Erfindung nach dem Anspruch 3 vor. Die allgemein zur Verfügung stehenden GPS-Daten sind mit einem absichtlich eingeführten Drittnutzerfehler versehen. Nach dem Differential-GPS-Verfahren (DGPS) ist es möglich, diesen Fehler zu beseitigen. Das GPS-Signal wird dazu mit einem weiteren Signal eines erdfesten Senders verglichen, dessen Standort genauestens bekannt ist.

Falls ein direkter Signalaustausch zwischen Objekt und Standort des Vergleichs nicht möglich sein sollte, soll nach der Ausgestaltung des Anspruchs 5, das Objekt und die weitere Einrichtungskomponente mit Datenaufzeichnungsmodulen ausgestattet sein.

Gemäß Anspruch 6 ist die Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5 zum Empfang und zur Korrektur des GPS-Standortes ausgebildet (mit einer zusätzlichen Empfangseinrichtung für ein DGPS-Signal versehen).

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung der wesentlichen Funktionselemente der Einrichtung

Fig. 2 eine zusätzliche Ergänzung der Einrichtung zur Datenaufzeichnung und zur DGPS-Korrektur.

In der Fig. 1 ist ein Radar 1 dargestellt, welches das Objekt 3 mit elektromag netischen Wellen beleuchtet. Das Objekt 3 ist mit einer GPS-Empfangseinrich tung 6 ausgerüstet.

Es werden Navigationsdaten der GPS-Satelliten 2 empfangen und an das Modul 7 wei tergeleitet. Hier erfolgt eine Bestimmung des augenblicklichen Standortes und der zugehörigen lokalen Zeit. Über die Sendeeinrichtung 8 erfolgt eine Übertragung an eine Empfangseinrichtung für Objektdaten 4. Diese Empfangseinrichtung 4 hat gleich zeitig eine weitere Antenne zum Empfang von Satellitendaten 11, die in einem GPS-Navigations- und Zeitmodul 10 die Ort- und Zeitdaten des Radars 1 ergeben. Die Orts- und Zeitdaten werden einem Vergleicher 5 zugeleitet. Der Vergleicher errechnet mit einem implementierten Verfahren nach den Objektdaten und zeitbezogenen Standort daten des Radars 1, seine Soll- und Istanzeige. Zur Ermittlung der Istanzeige werden dem Vergleicher 5 weitere Angaben von den Stellgliedern des Radars 1 zugeleitet.

Der Grad der Übereinstimmung wird als Ausgangssignal ausgegeben und kann der Stelleinrichtung 9 des Radars 1 zugeführt werden. Die Radarausrichtung korrespon diert damit bestmöglichst mit dem Sollwert. Alternativ oder gleichzeitig ist es möglich, das Signal zur Ablagenberichtigung anderer Zieleinrichtungen zu benutzen oder eine Störbehebung bzw. Justage des Radars vorzunehmen.

Falls die simultane Übertragung mindestens einer Art von Daten nicht möglich sein sollte, ist es wie in Fig. 2 gezeigt möglich, die Standort- und die zugehörigen Zeitda ten von einer Datenaufzeichnungseinrichtung 13 zwischenzuspeichern. Zur Auswer tung im Vergleicher 5 werden sie dann später in diesen überspielt.

Weil die zur Drittnutzung ausgesendeten GPS-Signale vom Systeminhaber absichtlich mit einem geringen Fehler versehen sind, ist es zur Verbesserung der GPS-Navigation vorgesehen, einen zusätzlichen genauestens vermessenen Bodensender als Referenz zum ermittelten GPS-Standort zu benutzen. Die schon verfahrensgemäße hohe Genau igkeit kann so nochmals gesteigert werden.

Bezugszeichenliste

1

Radar

2

GPS-Satellit

3

beleuchtetes Objekt

4

Empfangseinrichtung für Objektdaten

5

Vergleicher

6

GPS-Empfangseinrichtung

7

Modul

8

Sendeeinrichtung

9

Stelleinrichtung

10

GPS-Navigations- und Zeitmodul

11

Empfangsantenne für Satellitendaten

12

13

Datenaufzeichnungseinrichtung

14

DGPS-Bodensender

Claims

1. Verfahren zum Justieren und Prüfen der Blickrichtung von Funkmeßanlagen (Radar), bei dem

a) das Radar ein Objekt mit elektromagnetischen Wellen beleuchtet,
b) aus dem rückgestreuten Signal eine Berechnung der Objektkoordinaten vor genommen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
c) mittels GPS (Global Positioning System) die Position des beleuchteten Ob jekts festgestellt wird,
d) diese festgestellte Position an einen Ort mitgeteilt wird, an den auch die Daten des Radarstandortes und seine Objektkoordinaten übertragen werden und
e) ein Vergleich der standortabhängigen Radar-Objektkoordinaten mit der wirkli chen Objektposition im Raum erfolgt, der zur Feststellung des Grades der Übereinstimmung beider Angaben führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß

a) die Objektkoordinaten eines Radars, bezogen auf GPS-Standort und Zeit, mit tels einer Datenaufzeichnungseinrichtung und gleichzeitig
b) die GPS-genaue Objektposition und Zeit mittels einer im Objekt vorhandenen zweiten Aufzeichnungsanlage gespeichert werden,
c) anschließend in einer Vergleichereinrichtung aus den Positionsdaten des Objekts die Soll-Objektkoordinaten des Radars errechnet werden und
d) die Soll-Objektkoordinaten, zeitsynchron verglichen mit den aufgezeichneten Ist-Objektkoordinaten des Radars, zum Ermitteln des Grades der Überein stimmung beider Angaben ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Verfahren benutzten GPS-Positionsdaten, gesteuert von einer erdfesten Referenzstation [(Differential-GPS) DGPS], berichtigt werden.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Objekt, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (3) eine GPS-Empfangseinrichtung (6), ein deren Signale auswer tendes Modul (7) zur Errechnung der Objektposition im Raum und eine Sendeein richtung (8) zum Senden dieser Daten aufweist, daß ferner ein GPS-Navigations- und Zeitmodul (10), eine weitere Antenne (11) und Einrichtungen zur Ermittlung der Radarorientierung und zur GPS-genauen Positionsbestimmung des Radar standortes sowie eine Empfangseinrichtung (4) für von der Sendeeinrichtung (8) des Objekts (3) übertragene Daten angeordnet sind und daß zum Vergleich dieser Daten ein Vergleicher (5) vorgesehen ist, welcher die übermittelten Objektposi tionsdaten in bezug zu den dem Radar zugeordneten zeitgleich angezeigten Daten auswertet um den Grad der Übereinstimmung zu ermitteln und diesen anzeigt und/oder als proportionales elektrisches Signal für nachfolgende Funktionsstufen zur Verfügung stellt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß sowohl das Objekt (3) wie auch die weitere Einrichtungskomponente eine Da tenaufzeichnungseinrichtung (13) zum Aufzeichnen der zeitgleichen Positions- und Orientierungsdaten aufweisen.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß die GPS-Positionsermittlungseinrichtung (10) zum Empfang und zur Korrektur des GPS-Standortes ausgebildet ist.