DE2248076A1 - RADAR RECEIVER FOR A TARGET TRACKING RADAR - Google Patents
RADAR RECEIVER FOR A TARGET TRACKING RADARInfo
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Description
Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 27.09.72Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 09/27/72
Gesellschaft mit ■ 7473Company with ■ 7473
beschränkter Haftung BS6l Pu/szlimited liability BS6l Pu / sz
München ' . -Munich ' . -
Die Erfindung bezieht sich auf einen Radarempfänger mit CFAR-Detektor und Zielentfernungs-Verfolgungskreisen, die jeweils mindestens zwei benachbarte Entferungskanäle aufweisen, von denen jeder Entferungskanal ein Entfernungstor mit einer Halteschaltung und ein Doppler-Prequenzfilter aufweist, sowie je einer, jeweils zwei benachbarte Entfernungskanäle zusammenfassenden Kombinationsschaltung mit zwei Signalausgängen, die zu je einem Begrenzungsverstärker führena wobei in Serie mit einem der Begrenzungsverstärker ein 9o°- Phasenschieber vorhanden ist, und einem Phasendiskriminator,The invention relates to a radar receiver with a CFAR detector and target range tracking circuits, each having at least two adjacent range channels, of which each range channel has a range gate with a hold circuit and a Doppler frequency filter, as well as a combination circuit combining two adjacent range channels with two signal outputs, each leading to a limiting amplifier a with a 90 ° phase shifter in series with one of the limiting amplifiers, and a phase discriminator,
dem ein Filter nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang eine das Aufschaltkriterium oder die Nachführspannung für die Zielentfernungs-Verfolgungskreise liefernde Signalspannung proportional dem Sinus des Phasenwinkels zwischen den Wechselspannungen an den Ausgängen des Begrenzungsverstärkers bzw. des Phasenschiebers abnehmbar ist.which is followed by a filter, at the output of which the activation criterion or the tracking voltage for the target range tracking circles supplying signal voltage proportional the sine of the phase angle between the alternating voltages at the outputs of the limiting amplifier or the Phase shifter is removable.
Bei einem mit einem solchen Empfänger ausgerüsteten Radargerät, z.B. einem Puls-Doppler-Radargerät, wird also die Entfernungsnachführspannung s aus den Radar-Echos mit Hilfe eines sog. constant false alarm rate-detector gewonnen, wobei das bipolare Videosignal zu den Zeiten t, = T und t? = T + T. abgetastet wird. Hierbei bedeutet T die Verzögerung eines Torimpulses bezüglich des Sendeimpulses und T. die Zeitauflösung des Radargerätes.In a radar device equipped with such a receiver, for example a pulse Doppler radar device, the range tracking voltage s is obtained from the radar echoes with the help of a so-called constant false alarm rate detector, the bipolar video signal at times t, = T and t ? = T + T. is sampled. Here, T means the delay of a gate pulse with respect to the transmission pulse and T. the time resolution of the radar device.
Die Abtastwerte u und ν zweier benachbarter Entfernungskanäle werden in einem sog. Operator zu zwei Wechselspannungen mit den komplexen Amplituden A =Σ+ j Δ und B =£"- j Δ verknüpft, wobei ^ die Summe u + ν und A die Differenz u - ν darstellen. Die Wechselspannungen gelangen über zwei Kanäle, bestehend aus Begrenzungsverstärkern, von denen einer einen 9o°-Phasenschieber aufweist, zu dem Phasendiskriminator, dem ein Filter und eine Schwellwertschaltung nachgeschaltet sind.The sampled values u and ν of two adjacent distance channels are linked in a so-called operator to two alternating voltages with the complex amplitudes A = Σ + j Δ and B = £ "- j Δ, where ^ the sum u + ν and A the difference u - The alternating voltages pass through two channels consisting of limiting amplifiers, one of which has a 90 ° phase shifter, to the phase discriminator, which is followed by a filter and a threshold value circuit.
Da die das Filter verlassende Entfernungsnachfuhrspannung s dem zeitlichen Mittelwert der auf vorstehend genannte Weise mit Hilfe nichtlinearer Schaltungen erzeugten Spannung entspricht, ist die Entfernungsnachführspannung von der absoluten Intensität des Ziel-Echos weitgehend unabhängig und gestattet das Nachführen der Verzögerung T bezüglich der Echolaufzeit Tq in der Nähe des Nulldurchganges der Diskriminator-Charakteristik. Für diese Art der Erzeugung der NachfUhrspannung unter Verwendung eines fest eingebauten 9o -Phasenschiebers wurde der Name "Kontrastmessung eingeführt, vgl."Systeme de detection dfechos ä fausses alarmes constantes",H.Poinsard,Since the range tracking voltage s leaving the filter corresponds to the time average of the voltage generated in the above-mentioned manner with the aid of non-linear circuits, the range tracking voltage is largely independent of the absolute intensity of the target echo and allows the delay T to be tracked in relation to the echo propagation time Tq in the vicinity of the zero crossing of the discriminator characteristic. The name "Contrast measurement" was introduced for this type of generation of the tracking voltage using a permanently installed 9o phase shifter, see "Systems de detection d f echos ä fausses alarmes constantes", H.Poinsard,
R. Gendreu,· "Revue technique Thomson-CSF", Vol. 1, No. 3, Sept. 1969, Seiten 4^1 bis 449.R. Gendreu, "Revue technique Thomson-CSF", Vol. 1, No. 3, Sept. 1969, pages 4 ^ 1 to 449.
Bei einem mit einer solchen Schaltungsanordnung versehenen Radargerät erfolgt jedoch, wie die Erfahrung gezeigt hat, in der Gegenwart von Regen-Echos das automatische Aufschalten auch auf diese anstatt auf das Ziel-Echo. Infolge der Kontrastempfindlichkeit des Meßverfahrens liefern nämlich im Regen-Echo enthaltene Intensitätsschwankungen ebenfalls'ausreichend große Signalamplituden.In a radar device provided with such a circuit arrangement, however, as experience has shown, in FIG the presence of rain echoes, the automatic switching to these instead of the target echo. As a result of the contrast sensitivity of the measuring method namely also provide sufficient intensity fluctuations contained in the rain echo large signal amplitudes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Radarempfänger mit CFAR-Detektor und Zielentfernungs-Verfolgungskreisen mit einfachen Mitteln ein unbeabsichtigtes selbsttätiges Aufschalten des Entfernungsnachführungsregelkreises auf ein Reger-Echo zu verhindern, während auf echte Ziel-Echos automatisch aufgeschaltet werden soll.The invention is based on the object of a radar receiver with CFAR detector and target range tracking circles an unintentional automatic with simple means To prevent switching on of the range tracking control loop to a control echo, while automatically responding to real target echoes should be activated.
Ausgehend von einem Radarempfänger der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Aufschaltkriterium aus dem Summendiagramm, also in Abhängigkeit des Cosinus des Phasenwinkels, und die Entfernungsnachführspannung aus dem Differenzdiagramm, also in Abhängigkeit des Sinus des Phasenwinkels zwischen Summen- und Differenzspannung gewinnbar ist.Based on a radar receiver of the type mentioned, this object is achieved according to the invention in that the Activation criterion from the summation diagram, i.e. depending on the cosine of the phase angle, and the distance tracking voltage from the difference diagram, i.e. depending on the sine of the phase angle between the sum and difference voltage is recoverable.
Auf diese Weise dient bis zum Auffassen eines gültigen Radarzieles der Cosinus und nach dem Auffassen des Radarzieles der Sinus des Phasenwinkels zwischen den Amplituden A und B zur Ableitung der Entfernungsnachfuhrspannung. Dies hat zur Folge, daß während der Auffaßphase die Korrelation der Signale in benachbarten Entfernungskanälen gemessen wird, während in der anschließenden Zielverfolgungsphase der Kontrast ausgewertet wird. Die Korrelationsmessung bewirkt während der Auffaßphase ein günstigeres Systemverhalten, da die KorrelationThis serves until a valid radar target is detected the cosine and, after the radar target has been grasped, the sine of the phase angle between the amplitudes A and B for Derivation of the distance correction voltage. As a consequence, that during the Auffaßphase the correlation of the signals in adjacent distance channels is measured, while in the subsequent target tracking phase the contrast is evaluated. The correlation measurement takes place during the perception phase a more favorable system behavior, since the correlation
4098U/07614098U / 0761
der Regen-Echos in benachbarten Kanälen nicht signifikant ist und da ein gültiges Ziel-Echo sehr wohl eine starke Korrelation der Signale in benachbarten Kanälen zur Folge hat. Nach dem erfolgreichen Auffassen ist es jedoch vorteilhafter, das Ziel mittels der genannten Kontrastmessung zu verfolgen, da sich hiermit eine zur Nachführung der Entfernungskreise gut geeignete Diskriminator-Charakteristik ergibt. Erfindungsgemäß soll die Umschaltung von Korrelationsauf Kontrastmessung vorzugsweise automatisch im Augenblick des AufSchaltens erfolgen.of the rain echoes in neighboring channels are not significant and since a valid target echo is very much a strong correlation which results in signals in adjacent channels. After successfully grasping it, however, it is more advantageous to to pursue the target by means of the aforementioned contrast measurement, as this is used to track the distance circles results in a well-suited discriminator characteristic. According to the invention, the switch from correlation to Contrast measurement should preferably take place automatically at the moment of activation.
Hierzu weist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung einer der die komplexen Amplituden A = Σ + j Δ und B = X - j Δ zweier Wechselspannungen - wobei X die Summe und Δ die Differenz der Ausgangssignale u und ν zweier benachbarter Entfernungskanäle darstellen - führenden Kanäle einen schaltbaren 9o -Phasenschieber auf, der während des Suchmodus eine Phasenverschiebung von 0° und während des Nachführmodus eine Phasenverschiebung von 90 erzeugt.For this purpose, according to a further feature of the invention, one of the complex amplitudes A = Σ + j Δ and B = X - j Δ of two alternating voltages - where X represents the sum and Δ the difference of the output signals u and ν of two adjacent distance channels - has a channel switchable 9o phase shifter, which generates a phase shift of 0 ° during search mode and a phase shift of 90 during tracking mode.
Zur Erzeugung des den 9o°-Phasenschieber einschaltenden Schaltimpulses dient das dem Phasendetektor über ein Filter nachgeschaltete Schwellwertglied, das über eine Schaltverbindung mit zwei das Ein- und Ausschalten des 9o°-Phasenschiebers veranlassenden Schaltern verbunden ist.To generate the switching on the 90 ° phase shifter The switching pulse is used by the threshold value element connected downstream of the phase detector via a filter, which is connected via a switching connection is connected to two switches which cause the 90 ° phase shifter to be switched on and off.
Da nunmehr aus der Korrelationsmessung (Summendiagramm) das Aufschaltkriterium und aus der Kontrastmessung (Differenzdiagramm) die Entfernungsnachführspannung für den Enfernungsnachführregelkreis gewonnen wird, sind die diskreten Ziel-Echos gegenüber den aufgrund diffuser Reflexion erzeugten Regen-Echos deutlich unterscheidbar. Ein fälschliches Aufschalten auf natürliche räumliche bzw. zeitliche Kontraständerungen, wie sie erfahrungsgemäß durch Regenwolken verursacht werden, wird mit Sicherheit verhindert.Since the connection criterion is now derived from the correlation measurement (sum diagram) and the contrast measurement (difference diagram) the range tracking voltage for the range tracking control loop is obtained are the discrete target echoes compared to the rain echoes generated due to diffuse reflection clearly distinguishable. Incorrect activation of natural spatial or temporal contrast changes, as experience has shown that they are caused by rain clouds, is definitely prevented.
-5-4098U/0761 -5- 4098U / 0761
".5 " " 2248078". 5 ""2248078
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung mehr oder weniger schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Im einzelnen zeigen:The invention is described with reference to an embodiment shown more or less schematically in the drawing. Show in detail:
Figur 1 ein Blockschaltbild eines Radarempfängers nach der Erfindung,Figure 1 is a block diagram of a radar receiver according to the invention,
Figur 2a die Zielgeometrie einschließlich Regen als Funktion der Signalverzögerung T, .FIG. 2a the target geometry including rain as a function the signal delay T,.
Figur 2b Amplituden-Entfernungsdiagramme des Signals s (Summendiagramm),Figure 2b amplitude-distance diagrams of the signal s (sum diagram),
Figur 2c Amplituden-Entfernungsdiagramme des Signals s (Differenzdiagramm) undFigure 2c amplitude-distance diagrams of the signal s (difference diagram) and
Figur 5 ein Vektordiagramm der Wechselspannungsamplituden der Empfangssignale.FIG. 5 is a vector diagram of the alternating voltage amplitudes of the received signals.
Ein in Fig. 1 schematisch dargestelltes Radargerät weist einen Sender 1 auf, der über eine Sende-Empfangsweiche 2 mit einer Radarantenne 3 verbunden ist. Die Empfangssignale gelangen über die Sende-Empfangsweiche 2 zu einem Mischer 4, wo sie mit der Frequenz eines Überlagerungsoszillators 5 gemischt werden. Die Empfangssignale gelangen nun als Zwischenfrequenzsignale zu einem Zwischenfrequenzverstärker 6. Über eine weitere Mischstufe 7* der ein Oszillator 8 zugeordnet ist, wird das bipolare Video-Signal erzeugt.A radar device shown schematically in Fig. 1 has a transmitter 1, which via a transceiver switch 2 with a radar antenna 3 is connected. The received signals arrive Via the transceiver switch 2 to a mixer 4, where it is mixed with the frequency of a local oscillator 5 will. The received signals now reach an intermediate frequency amplifier 6 as intermediate frequency signals. An oscillator 8 is assigned via a further mixer stage 7 * the bipolar video signal is generated.
Das bipolare Video-Signal wird mindestens zwei Entfernungskanälen E1 und Ep zugeführt, die jeweils ein Entfernungstor Io und ein Dopplerfilter 11 aufweisen.The bipolar video signal is fed to at least two range channels E 1 and Ep, each of which has a range gate Io and a Doppler filter 11.
Die Ausgänge dieser benachbarten Entfernungskanäle, die die Spannungen u bzw. ν führen, werden von einer Kombinationsschaltung 14, auch als Operator bezeichnet, zusammengefaßt. The outputs of these adjacent distance channels, which carry the voltages u and ν, are combined by a combination circuit 14, also referred to as an operator.
4098 U/0761 ~6~4098 U / 0761 ~ 6 ~
In dem Operator werden aus der Summe S = u + ν und der Differenz A=u-v der Abtastspannungen u und ν die komplexen Wechselspannungsamplituden A = Σ. + j Δ und B = JI - j Δ gebildet. Die Signalspannungen A und B werden jeweils einem Begrenzungsverstärker 15 und 16 zugeleitet, von wo sie nach ihrer Begrenzung über eine Leitung 18 bzw. über Schalter S, und Sp sowie die Leitung 19 zu einem Phasendetektor 2o gelangen, dem ein Filter 21 und eine Schwellwertschaltung 22 nachgeschaltet ist. In the operator, the complex alternating voltage amplitudes A = Σ are derived from the sum S = u + ν and the difference A = uv of the sampling voltages u and ν. + j Δ and B = JI - j Δ formed. The signal voltages A and B are each fed to a limiting amplifier 15 and 16, from where, after being limited, they pass via a line 18 or via switches S and Sp and the line 19 to a phase detector 2o, to which a filter 21 and a threshold value circuit 22 is downstream.
Über die Schalter S-, und Sp, die über eine Schaltverbindung 24 mit der Schwellwertschaltung 22 verbunden sind, kann ein 9o -Phasenschieber 25 zwischen den Begrenzungsverstärker 15 und den Phasendetektor 2o geschaltet werden. Über die Leitung 28 wird das Entfernungsnachführsignal s dem hier nicht dargestellten, da nicht zur Erfindung gehörenden Entfernungsnachführregelkreis zugeleitet.A 9o phase shifter 25 can be switched between the limiting amplifier 15 and the phase detector 2o via the switches S and Sp, which are connected to the threshold value circuit 22 via a switching connection 24. The distance tracking signal s is fed via the line 28 to the distance tracking control loop, which is not shown here because it does not belong to the invention.
Empfängt die Antenne des Pulsdopplerradars das Echo E (vgl.If the antenna of the pulse Doppler radar receives the echo E (cf.
ZlZl
Fig. 2a) eines sich bewegenden Zieles, so entsteht am Ausgang der dem entsprechenden Entfernungsbereich zugeordneten Dopplerfilter 11a eine>Spannung u und am Ausgang des dem benachbarten Entfernungsbereich zugeordneten Dopplerfilter 11b eine Spannung v. Hieraus werden im nachfolgenden Operator die schon erwähnten Wechselspannungen mit ihren komplexen Amplituden A = u + ν + j (u-v) und B = u + ν - j (u - ν), vgl. auch Fig. 3. Durch die Begrenzungsverstärker werden die nachfolgend gebildeten Signale von der Echointensität unabhängig gemacht, wodurch das CFAR-Verhalten zustande kommt.2a) of a moving target, the output associated with the corresponding distance range arises at the exit Doppler filter 11a a> voltage u and at the output of the neighboring one Doppler filter 11b associated with the distance range has a voltage v. From this, in the following operator, the AC voltages already mentioned with their complex amplitudes A = u + ν + j (u-v) and B = u + ν - j (u - ν), cf. also Fig. 3. The limiting amplifiers make the following The signals formed are made independent of the echo intensity, whereby the CFAR behavior comes about.
Während des Auffaßmodus ist das das Filter 21 verlassende Signal proportional dem Cosinus des Phasenwinkels zwischen den komplexen Amplituden A und B der Wechselspannungen, d.h. es wird eine Korrelationsmessung durchgeführt, welche darauf anspricht, ob das Radar-Echo von einem diskreten oder einem diffusen Ziel herrührt. Wenn dieses Signal die durch dasDuring the capture mode, the signal exiting filter 21 is proportional to the cosine of the phase angle between the complex amplitudes A and B of the alternating voltages, i.e. a correlation measurement is carried out based on the addresses whether the radar echo is from a discrete or a diffuse target. If this signal is transmitted by the
+ ) gebildet + ) formed
.40S8U/0761. ~7~ .40S8U / 0761. ~ 7 ~
Schwellwertglied 22 gegebene Schwelle überschreitet, wird ein Schaltimpuls erzeugt, der über die Leitung 24 die Schalter S. und Sp auslöst, wodurch der Phasenschieber 25 eingeschaltet, der Auffaßmodus beendet und der Nachführmodus eingeleitet wird. Das Signal s als Punktion der Entfernungsspannuhg ist für die in der Fig. 2a dargestellte Zielgeometrie in der Fig. 2b dargestellt. Für jedes der enthaltenen diskreten Ziele ergibt sich ein charakteristischer Verlauf, welcher als Summendiagramm bezeichnet wird. . ·Threshold value element 22 exceeds the given threshold, a switching pulse is generated, which the switch S via line 24. and Sp triggers, whereby the phase shifter 25 is switched on, the recording mode is ended and the tracking mode is initiated. The signal s as a puncture of the distance voltage is for the target geometry shown in FIG. 2a in the Fig. 2b shown. For each of the included discrete goals there is a characteristic course, which is referred to as a summary chart. . ·
Während des Nachführens - Schalter S, und Sp in der nicht gezeichneten Schaltlage - wird über den Phasenschieber 25 eine der Wechselspannungen um 9o phasenverschoben, so daß das das Filter 21 verlassende Entfernungsnachführsignal-s,. das als Funktion der Entfernungsspannung etwa die in Fig. 2c dargestellte Form (Differenzdiagramm)- hat, proportional dem Sinus des Phasenwinkels zwischen den komplexen Amplituden A und B der Wechselspannungen ist.During the tracking - switches S, and Sp in the not shown Switching position - one of the alternating voltages is phase shifted by 9o via the phase shifter 25, so that the Range tracking signal leaving filter 21 ,. that as The function of the distance voltage roughly has the form shown in FIG. 2c (difference diagram) - proportional to the sine of the phase angle between the complex amplitudes A and B of the alternating voltages.
Auf diese Weise werden auch bei Regen-Echos Er, die gleichzeitig mehrere Entfernungskanäle (z.B. 1β χ 6o m-Kanäle, vgl. Fig. 2a) überdecken, Aufschaltsignale erhalten, die lediglich durch Ziel-Echos Ez verursacht sind.In this way, even with rain echoes E r , which simultaneously cover several distance channels (eg 1β χ 60 m channels, cf. FIG. 2a), lock-on signals are obtained which are only caused by target echoes E z .
-Patentansprüche-4098U/0761 -Patent claims- 4098U / 0761
Claims (2)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722248076 DE2248076C3 (en) | 1972-09-30 | Range tracking radar receiver with circuit combining adjacent range channels | |
| FR7334600A FR2201477B1 (en) | 1972-09-30 | 1973-09-27 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722248076 DE2248076C3 (en) | 1972-09-30 | Range tracking radar receiver with circuit combining adjacent range channels |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2248076A1 true DE2248076A1 (en) | 1974-04-04 |
| DE2248076B2 DE2248076B2 (en) | 1976-02-26 |
| DE2248076C3 DE2248076C3 (en) | 1976-10-14 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107884757A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 比亚迪股份有限公司 | CFAR object detection method, device and vehicle |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107884757A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 比亚迪股份有限公司 | CFAR object detection method, device and vehicle |
| CN107884757B (en) * | 2016-09-30 | 2020-10-23 | 比亚迪股份有限公司 | Constant false alarm target detection method and device and vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2201477B1 (en) | 1976-07-02 |
| DE2248076B2 (en) | 1976-02-26 |
| FR2201477A1 (en) | 1974-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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