DE2040040C3

DE2040040C3 - Pulsdoppler-Radargerät

Info

Publication number: DE2040040C3
Application number: DE19702040040
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. 7900 Ulm Rabbow; Hans Hermann Dipl.-Ing. 7911 Ay Toedter
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-08-12
Filing date: 1970-08-12
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2040040B2; DE2040040A1

Description

η = K-ft

R_z

30

35

erfolgt, wobei

π die Mehrdeutigkeitszahl,

fj die Tastfrequenz,

fr die Ableitung von /V-nach der Zeit,

R₂ die Ableitung des Abstandes zwischen dem

Radargerät und dem Ziel nach der Zeit sowie
K den Proportionalitätsfaktor

bedeuten.

5. Radargerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Entfernungstores relativ zum Sendeimpuls nach einem vorgebbaren Gesetz gesteuert ist.

6. Radargerät nach einem der Ansprüche 2,3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nenntastfrequenz fro des Radargerätes höher gewählt ist als es für eine geschwindigkeitseindeutige Auslegung des Radargerätes notwendig ist.

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Die Erfindung betrifft ein Pulsdoppler-Radargerät mit Entfernungs- und Geschwindigkeitsdiskriminatoren sowie mit Änderung der Sender-Tastfrequenz.

In bekannten Pulsdoppier-Radargeräten sendet gemäß F i g. 1 ein Sender S über eine Sendeantenne SA Impulse mit einer Tastfrvquenz fj aus. Eine Empfangsantenne EA empfängt die von einem Ziel reflektierten Impulse; diese werden in einem Empfänger E einer Entfernungs- und einer Geschwindigkeitsselektion unterworfen.

Dazu werden Entfernungstore und -diskriminatoren sowie Geschwindigkeitstore und -diskriminatoren ver- n wendet. Die Tore liefern mit einer gewissen Unsicherheit Informationen über die Entfernung R und die Annäherungsgeschwindigkeit ν des Zieles, die Diskriminaioren verbessern diese Werte um die jeweiligen Ablagen des Zieles AR und Δ ν von den Nennwerten R und v; wirken die Diskriminatoren auf die Lage der Tore zurück, so ist eine Verfolgung des jeweiligen Zieles nach Geschwindigkeit und Entfernung möglich.

Es ist weiterhin bekannt daß bei Pulsdoppler-Radargeräten Entfernungsblindzonen und/oder Geschwindigkeitsblindzonen auftreten, d.h. Ziele in bestimmten Entfernungsbereichen und/oder Geschwindigkeitsbereichen können weder erfaßt noch verfolgt werden. Zu jeder Tastfrequenz lassen sich eindeutige Entfernungen R_e und die eindeutige Geschwindigkeit v_e angeben; die Werte der Tore R und ν werden dementsprechend Modulo Re bzw. v_e angezeigt Falls keine zusätzliche Informationen vorhanden sind, kann diese Mehrdeutigkeit durch Verwendung verschiedener Tastfrequenzen aufgelöst werden (US-PS 32 58 769).

Fernerhin ist es bekannt (DE-AS 12 94 502), daß der Störabstand eines entfernungsmehrdeutigen Pulsdoppler-Radargerätes dadurch verbessert werden kann, daß einmal die Tastfrequenzen geeignet festgelegt werden, dann aber nach der jeweiligen Situation ausgewählt bzw. auch kontinuierlich verändert werden. Allerdings muß dabei die Entfernung des Zieles Ä* bekannt sein.

Diese Zusammenhänge sind in F i g. 1 dadurch dargestellt daß die Anfangswerte Ä_z0 oder v_z0 bei Beginn des Verfolgens — seien sie anderweitig bekannt seien sie durch Verwendung mehrerer Tastfrequenzen gewonnen — in die Auswerteeinrichtung A eingegeben werden, die aus diesen Werten unter Berücksichtigung der Werte der Tore (R, v)d\e jeweils aktuellen Werte R_z und/oder v_z gewinnt und daraus gleichzeitig die Tastfrequenz f, über die Logik L und das Tastgerät Tg bestimmt

Falls das Gerät in der Entfernung oder in der Geschwindigkeit (DE-AS 12 94 502) eindeutig ist so ist natürlich der entsprechende Anfangswert nicht notwendig, und der Wert des jeweiligen Tores stellt nach dem Einrasten direkt den richtigen Wert dar.

Nachteilig an allen diesen Verfahren ist, daß die Anfangswerte wenigstens angenähert bekannt sein müssen oder erst mit zeitlichem und technischem Aufwand gewonnen werden müssen. Besonders bei hohen Mehrdeutigkeitszahlen, wie sie bei hohen Sendefrequenzen, die für kleine Antennenmessungen wünschenswert sind, aufgrund des physikalisch gegebenen Eindeutigkeitsproduktes auftreten, kann das zu erheblichen Problemen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pulsdoppler-Radargerät der eingangs genannten Art anzugeben, das Entfernungs- und Geschwindigkeitsmehrdeutigkeiten eines Zieles auch bei höheren Mehrdeutigkeitszahlen auflöst. Diese Aufgabe ist gleichbedeutend mit der Fragestellung, ob noch Informationswege gefunden werden können, in denen die für diese Auflösung erforderlichen Zusatzinformationen enthalten sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe erfolgt die Änderung der Tastfrequenz des Radargerätes durch das Ausgangssignal des Entfernungsdiskriminators und/oder des Geschwindigkeitsdiskriminators innerhalb eines Regelkreises, dessen Regelstrecke durch den Sender, das Ziel (mit den der Entfernungsmessung zugehörigen Laufzeiten bzw. mit den der Geschwindigkeitsmessung zugehörigen Dopplerverschiebungen) und den Empfänger gebildet ist.

Die CH-PS 4 70 673 beschreibt ein Monopuls-Radargerät zur winkelmäßigen Zielverfolgung, das die

Fehlersignale aus den kohärent detektierten Empfänger-Zwischenfrequenzsignalen ableitet Dieses Radargerät arbeitet zwecks Vermeidung von Blindgeschwindigkeiten gleichfalls mit Änderung der Sinder-Tastfrequenz. Eine Änderung der Tastfrequenz erfolgt hierbei immer dann, wenn sich die augenblickliche Dopplerfrequenz einem Wert nähert, der einer Blindgeschwindigkeit entspricht Eine Auflösung von Mehrdeutigkeiten der Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmeßverte ist in dieser Veröffentlichung nicht erwähnt; dies trifft gleichermaßen zu auf die US-PS 31 41 162, betreffend ein Pulsdoppler-Radargerät zur Zielverfolgung mit einer zur Vermeidung von Blindgeschwindigkeiten aus einer Mehrzahl automatisch auswählbaren Tastfrequenz.

Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert
Vorzugsweise wird die Erfindung im Zusammenhang crüt einem geschwindigkeitseindeutigen Radarkonzept angewendet; damit treten also keine Blindseschwindigkeiten auf, und das Geschwindigkeitstor liefert dementsprechend die echte Annäherungsgeschwindigkeit des Zieles ν_Λ wenn überhaupt ein Ziel aulgefaßt wird.
Es gilt

- v. = R_z =

dR;

~dT

rator TG zum Ändern der Tastfrequenz fr verwendet (F i g. 2). Damit wird die Tastfrequenz zeitabhängig, und es gilt:

Zur Vereinfachung wird im folgenden angenommen, daß das Entfernungstor eine feste und veränderliche Lage bezogen auf den jeweiligen Sendeimpuls hat.

Das Auffassen eines Zieles ist nun dadurch gekennzeichnet, daß das Zielecho sowohl in ein Entfernungstor als auch in ein Geschwindigkeitstor fällt; vor dem Auffassen arbeitet das Gerät bei vorzugsweise einer festen Tastfrequenz /ro, die durchaus höher sein kann, als es aus der Forderung nach Blindgeschwindigkeitsfreiheit notwendig ist

Beim Auffassen eines Zieles wird nun das Geschwindigkeitstor wie üblich über den Geschwindigkeitsdiskriminator nachgesteuert, der Entfernungsdiskriminator steuert jedoch nicht wie üblich das Entfernungstor, vielmehr wird sein Ausgangssignal über den TastgenedT

wobei K ein Proportionalitätsfaktor ist
Nach Gleichung (2) kann in der Auswerteeinrichtung A dann die Zahl π berechnet werden, die angibt, in welchem Mehrdeutigkeitsbereich sich das Ziel befindet; damit ist die tatsächliche Entfernung R₂ ebenfalls gegeben. Je nach der Größe von n, also nach der möglichen Anzahl der Mehrdeutigkeiten, lassen sich auch Näherungen für Gleichung (2) finden. Damit sind die Mehrdeutigkeiten aufgelöst, und der Rücksprung von fr(t)a.uf fro kann nach bekannten Verfahren (DE-AS 12 94 502) durchgeführt werden.

Zur Vereinfachung war die Voraussetzung gemacht worden, daß die Entfernungstore eine unveränderliche Lage, bezogen auf den Sendeimpuls, haben. Das bedeutet, daß beispielsweise bei kommendem Ziel für den Übergang von n=2 auf n—\ für die Tastfrequenz gilt:

/tw- /to > 2/_Tü. (3)

fro = Nenntastfrequenz, bei kommendem Ziel auch

minimale Tastfrequenz,

x— maximale Tastfrequenz, tritt kurz vor dem Rücksprung auf /Vo auf.

Nun ist es aber durchaus möglich, die Lage der Entfernungstore zu ändern. Gleichung (2) muß dann nur entsprechend der Laufgeschwindigkeit dieser Tore ergänzt werden. Dadurch kann der notwendige Frequenzhub der Tastfrequenz erheblich verringert werden; der minimal notwendige Frequenzhub ergibt sich u. a. aus der Dauer des Sendeimpulses.

Falls das Radargerät nicht geschwindigkeitseindeutig ausgelegt wird, so ist zu berücksichtigen, daß sich die Geschwindigkeitsblindzonen wegen der spektralen Breite der Tastfrequenz verbreitern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pulsdoppier-Radargerät mit Entfernungs- und Geschwindigkeitsdiskriminatoren sowie mit Änderung der Sender-Tastfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auflösen der Mehrdeutigkeiten der Entfernungs- und/oder Geschwindigkeitsmeßwerte eines Zieles das Ausgangssignal des Entfernungsdiskriminators und/oder des Geschwindigkeitsdiskriminators die Tastfrequenz innerhalb eines Regelkreises ändert dessen Regelstrecke durch den Sender, das Ziel mit den der Entfernungsmessung zugehörigen Signal-Laufzeiten bzw. mit den der Geschwindigkeitsmessung zugehörigen Dopplerverschiebungen und den Empfänger gebildet ist

2. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß seine Tastfrequenz vor Beginn der Regelung derart gewählt ist daß seine Geschwindigkeitsmeßwerte eindeutig sind.

3. Radargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Entfernungstores relativ zum Sendeimpuls konstant gehalten wird.

4. Radargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Auflösung der Mehrdeutigkeiten gemäß der Gleichung