DE2164714C3

DE2164714C3 - Anordnung zum Extrahieren von Radarecho-Zielinformationen mit Zieldetektor-Schwellenregelung

Info

Publication number: DE2164714C3
Application number: DE19712164714
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Ing. 5308 Rheinbach Hanle
Original assignee: FORSCHUNGSINSTITUT fur FUNK und MATHEMATIK 5307 WACHTBERG DE; Forschungsinstitut Fuer Funk und Mathematik 5307 Wachtberg
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1971-12-27
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE2164714A1; DE2164714B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Extrahieren von Zielinformationen aus störungsbehafteten Radar-Empfangsimpulsen mittels eines Zieldetektors, dessen Entdeckungsschwelle nach Maßgabe des fortlaufenden zweidimensionalen und iterativ gebildeten Mittelwertes der einem Zielsignal benachbarten Stör Signalamplituden gesteuert wird

Beispielsweise duruh die Db-Ais 13 91294 ist die zweidimensionäle Korrelation von Radar-Videoqüänten benachbarter Rasterfelder bekannt, bei der eine Koinzidenzprüfung der augenblicklich auftretenden Videoquanten mit den radial und azimutal vorhergehenden Videoquanten erfolgt, und zwar in der Weise, daß beim Einlaufen eines jeden Videoquanten jeweils ein abgeleitetes Signal durch Koinzidenzprüfung mit denjenigen zwei Signalen gebildet wird, welche die aus dem radial und azimutal vorhergehender Videoquant abgeleiteten Signale darstellen. Durch die Herstellung eines abgeleiteten Signals an jedem einzelnen Abtastpunkt des Rasters und durch die Verwendung dieses abgeleiteten Signals für die Erzeugung der abgeleiteten Signale der benachbarten Rasterfelder ergibt sich die Möglichkeit, eine Quasisummierung Ober mehrere Rasterfelder hinweg vorzunehmen. Diese Quasi?·ummierung geschieht z. B. mittels einer in sich über eine

ίο Verzögerungsleitung rückgekoppelten Summierschaltung und stellt somit eine iterative Mittelwertbildung dar. Iterativ ist gleichbedeutend mit rekursiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der einleitend genannten Art gegenüber dem Stand der Technik dahingehend zu verbessern, daß der erforderliche technische und wirtschaftliche Aufwand, insbesondere der Speicheraufwand, vermindert und Regelverluste vermieden werden, die bei den bekannten Anordnungen dieser Art durch Beschränkung auf wertquantisierte Eingangssignale (1 bit) auftreten.

Bei einer Anordnung der einleitend genannten Art besteht die Erfindung darin, daß die Größe des Meßfensters an die Inhomogenität der Störungen anpaßbar ist.

Als Inhomogenität der Störungen ist hierbei die mittlere Ausdehnung der Radarstörungen, also ein Mittelwert einer statistischen Größe verstanden. Diese Störungen treten räumlich instationär auf. Diese Inhomogenität wkd durch die zeitlich gestaffelte Radarabtastung in eine zeitliche Instationarität transformiert. Analog zu den in der Statistik bekannten Einzelheiten über die Korrelation kann eine Homogenitätsfunktion gemessen werden, deren Halbwertsbreite

■55 als Maß für die genannte mittlere Ausdehnung der Störungen benutzt werden kann.

In Verbindung mit der Erfindung ist es wesentlich, daß nur ein Wert je Entfernungsring zwischengespeichert werden muß.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung, dessen Blockschaltbild B i 1 d 1 zeigt, ermöglicht bei geringstmöglichem Speicher- und Rechenaufwand eine beliebige Wahl der Ausdehnung des Meßfensters in azimutaler und radialer Richtung und damit eine bestmögliche Anpassung an die Radarparameter, die räumliche Inhomogenität der Störungen und die Forderungen bezüglich der Schwellenwertschätzung für die optimale Zielentdeckung

Der azimutale Mittelwert im jeweils aktuellen Ring r

ίο (Entfernungselement) und der aktuellen Speiche 5 (Azimutalelement. Sendeperiode) wird dabei rekursiv au.» dem Radarechosignal A gebildet nach der Formel

A,

(I »I A, ,.

wobei die Rekursionskonstante n=

entsprer-hend einer äquivalenten Summation über N Speichen (A^imutelemente) gewählt wird Die radiale Mittelung 6a erfolgt ebenfalls rekursiv mit Hilfe eines Hilfsspeichers HSPäiis den Ringfriittelwerten nach der Formel

entsprechend einer Mittelung über M-Im Ringe

(Entfernungselemente) unter Ausschluß des aktuellen Rings r. Dabei ist Ä^s der zweidimensional Mittelwert

der Amplitude.

Dazu muß nur je Ring ein Wert A^s _r mit einem Dynamikumfang gleich dtr Eingangsamplitude A zwischengespeichert werden. Ein ringorientierter Schiebespeicher HSPist dafür besonders geeignet.

Der AusscWjÖ des aktuellen Ringes führt zusätzlich zu einer verbesserten Trennung von Ziel und Umgebung dadurch, daß die Stellgröße selbst nicht von einem vorhandenen Ziel beeinflußt wird. Ohne zusätzlichen Aufwand können bei Bedarf auch 3 Ringe oder kein Ring ausgeblendet werden.

Für die üblichen Flugsicherungsradaraniagen ergibt eine Mittelwertbildung über Ν-Ϊ5 Speichen und M~ 10 Ringe eine sinnvolle Meßfenstergröße.

Sind die Störungen korreliert und damit den Zielen ähnlicher, so muß die Zielentscheidungsschwelle angehoben werden. Das bedeutet, daß die Korrelation in die Stellgröße zusätzlich eingeht Eine genaue Berechnung der Amplitudenkorrelation erfordert jedoch Jnen nicht vertretbaren Aufwand.

Die Weiterbildung der Erfindung, die blockschaltbildmäßig in B i 1 d 2 gezeigt ist, ist eine Ergänzung zu der Anordnung nach B i 1 d 1 zur Amplitudenmittelwertmessung. mit der eine Korrelationsnäherung bestimmt werden kann. Dazu wird die Amplitude mit dem Amplitudenmittelwert in einer Schwellenschaltung verglichen nach der Formel

ßr.Z = ± 1 für A_r,_s %A_rs.

Dieser Wert wird in einem ringorientierten Einbitspeicher ESPabgelegt Ein Vergleich dieses Wertes mit dem in der vorhergehenden Sendeperiode gemessenen (in ESP gespeichert) ergibt einen Beitrag für die Korrelation

K_Ty.= t 1 fürß_r._s = B,.,.,.

Die Rechnung wird in einem digitalen Multiplikator X (negiertes exklusives Oder) durchgeführt. Aus diesem Korrelationsfaktor K kann in einer gleichen Schaltung wie für die Amplitude A (B i I d 1) ein zweidimensionaler

- γ

Mittelwer'. K' gebildet werden.

Ein besonderer Vorteil der Anordnung nach B i I d 2 ergibt sich daraus, daß der vorhandene Amplitudenmiitelwert als Schwelle verwendet wird. Die damit erzielbare Einbitinformation kann einfach gespeichert und dadurch zur Korrelationsbildung benutzt werden unter Verwendung des Mittelungsverfahrcns mit Hilfe der Anordnung nach Bild I.

Die Schwelle 5 für die Entscheidung am Eingang des Zieldetektors ZD wird zweckmäßigerweise mit Hilfe einer Anordnung gemäß B i I d 3 gebildet entsprechend der Formel _₅ __s

S:=pÄ'-{\ +qK^r).

Der Vorteil der Bildung der Entscheidungsschwelle entsprechend der Weiterbildung der Erfindung nach B i I d 3 liegt in dem geringen Aufwand für die Korrektur der Schwelle entsprechend der Korrelation der Störungen.

ίο Der Faktor ρ hängt in bekannter Weise von der gewünschten Falschsignalrate am Ausgang des Zieldetektors ab. Der Faktor q muß nach theoretischen Überlegungen zu 0,5 gewählt werden. In der Praxis ergibt <7= 1 bessere Ergebnisse, da damit gleichzeitig die höhere Inhomogenität in Festzeichenstörungen berücksichtigt werden kann.

Zur Verbesserung der Entdeckung von Flugzielen in Störungen durch Erdbodenreflexionen werden Festzeichen-Unte-drückungsfilter (»MTI«) eingesetzt Diese Filter dürfen jedoch nur in de eng begrenzten Gebieten mit derartigen Störungen tinf esetzt werden, da sonst Flugziels mit geringer Radialgeschwindigkeit unnötigerweise auch außerhalb von Festzeichengebieten unterdrückt werden. Aus Aufwandsgründen werden bisher .lie Festzeichenfilter jedoch im allgemeinen im gesamten Nahbereich oder nach einer grob gerasterten »Clutter«-Karte eingeschaltet

In Weiterbildung der Erfindung wird eine Anordnung vorgeschlagen, die es ermöglicht u\e vorstehende Korrelationsmeßeinrichtung zusätzlich zur Steuerung des Einsatzes eines Festzeichenunterdrückungsfilters zu benutzen. Als Umschaltkriterium U wird dabei der Korrelationsmittelwert mit einer Schwelle verglichen ( B i I d 4):

Verwendung des Normalsignals

Verwendung des M77-Signals

für K $g.

Der Schwellenwert g-ergibt sich aus der Tatsache, daß nur bei Erdbodenreflexionen und nicht bei Wetterstöru'igen umgeschaltet werden darf, bei den üblichen Radargeräten zu g*= 0,6.

Der Vorteil dieser Umschaltung liegt in dem örtlich adaptiven Einsatz des Festzeichenunterdrückungsfilters, wodurch Flugziele mit geringer Radialgeschwindigkeit nur dort durch das Filter unterdrückt werden, wo eine Flugziel-Störunterscheidung aufgrund der Dopplerfrequenz ohnehin nicht möglich ist.

Die Anordnungen nach der Erfindung und deren Weiterbildungen können in analoger oder digitaler Schaltungstechnik aufgebaut werden. Insbesondere die letzte ist vorteilhaft alf Anbau zu einem vorhandenen ZielH;t;ktor nach dem Wanderfensterprinzip, wobei dann der vorhandene entfernungsadressierte Speicherst nur geringfügig ve/größert werden muß.

Hier/u I Ml.ilt ZeL'hmmivn

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Extrahieren von Zielinformationen aus störungsbehafteten Radarechoimpulsen mittels eines Zieldetektors, dessen Entdeckungsschwelle nach Maßgabe des fortlaufend zweidimensional und iterativ gebildeten Mittelwertes der einem Zielsignal benachbarten Störsignalamplituden gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Meßfensters an die Inhomogenität der Störungen anpaßbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur rekursiven Mittelwert- und Korrelationsfaktorbildung in azimutaler Richtung in der Weise, daß nur der Wert aus der vergangenen Sendeperiode und der Wertzuwachs nach geeignter Bewertung summiert werden (Σ).

3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur rekursiven Mittelwertbildung in radialer Richtung unter Ausschluß des aktuellen Entfernungsringes in der Weise, daß zu dem in einem Hilfsspeicher (HSP) abgelegten Ergebnis nur vier Werte addiert werden, davon zwei mit negativem Vorzeichen.

4. Anordnung nach Anspruoh 1. dadurch gekennzeichnet, daß in ihr ein ringorientierter Speicher (ESP) vorgesehen ist, dessen Adressierung entsprechend den Entfernungsringen (VJ erfolgt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daji die Signal-Amplitude (A) mit dem Mittelwert (A) verglich in wiri 'ß) und Übereinstimmungen dieses Vergleichs in aufeinandei folgenden Sendeperioden als Korrelation;-"aktor (K) benutzt werden.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Unterdrücken korrelierter Störungen die lineare Korrektur der Schwelle nach Maßgabe des Korrelationsfaktors (KJ erfolgt.

7. Anordnung nach Anspruch 5 in einer Einrichtung zur adaptiven Einschaltung eines Festzeichenunterdrückungsfilters (»MTI«), dadurch gekennzeichnet, daß der Korrelationsfaktor (K) mit einer Schwelle (g) verglichen und bei Überschreitung (V) der Schwelle vom Normal- auf den »MTI«-Videokanal umgeschaltet wird.