DE2346950A1

DE2346950A1 - Akkumulierender radarecho-detektor

Info

Publication number: DE2346950A1
Application number: DE19732346950
Authority: DE
Inventors: Peter Toth
Original assignee: Oerlikon Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1972-10-12
Filing date: 1973-09-18
Publication date: 1974-04-25
Also published as: JPS4974495A; NL160088B; US3902171A; FR2203083A1; DE2346950B2; JPS5749872B2; DE2346950C3; FR2203083B1; NL160088C; IT998740B; GB1411688A; SE395191B; NL7313766A; CH550409A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERUCH D-3 MÖNCHEN 22

rv ■ ι .j- y-.i m.i/-.yi.it.i a mm SteinsdorfstraBe 10

Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN ,^₈₄

Ot. rer. nat. W. KORBER
Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE _{18ι Sept}. _λ g₇₃

CÖNTRAV1S AG

CH-BoS2 Zürich/Schweiz 234695Ö

Schaffhauserstr. 58ο

Patentanmeldung

Akkumulierender Radarecho-Detektor

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein akkumulierender Radareeho-Betektö"r zur Erzeugung von kontinuierlichen Zielanzeigiesignalen in zugeordneten Distanzbereich-Ringen eines PPI-Radarbildschirmes, bzw. zur Unterdrückung von StÖreehoiftipulsen und Ergänzung von momentanen Empfangslücken.

In nachfolgend aufgeführten Vorveröffentlichungen sind derartig© Radanecho-Detektoren beispielsweise beschrieben. Sie umfassen eine Quantisierungsvorrichtung zur umwandlung von einen Sollpegel überschreitenden Eingangsimpulsen in auf bestimmte Dauer verlängerte Treffsignale, eine numerische Kuauliervorrichtung, die in Abhängigkeit davon, ob ein gespeicherter Summenwert durch ein Treffsignal ergänzt wird

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oder nicht, den gespeicherten Summen-Wert um mehrere Einheiten vergrössert oder um eine Einheit verkleinert sowie eine zugeordnete Entscheidungslogik, welche bei Ueberschreitüng eines vorbestimmten Minimal-Summenwertes ein Zielanwesenheitssignal erzeugt und bei einer nachfolgenden Unterschreitung dieses Minimal-Summenwertes den gespeicherten Summenwert auf den Ausgangswert Null zurückstellt.

- I¹. Mar co ζ und G. Galati: "A suboptimal detection technique: The Accumulator Detektor" in

• (ALTA FREQUEN2A (Bd. 41, No 2, Geb. 72 ppa 77-89)

- Irving J. Gabelmann: "Techniques for data handling in tactical Systems" ppa 132-146

(Rome Air Development Center, Griffiss Air Force Base, New York 7. Nov. 196 8)

Gemäss beiden Vorveröffentlichungen werden aus einem Speicher einem Vorwärts-Rückwärtszähler früher erreichte Summenwerte und die gegebenenfalls vorhandenen oder nicht vorhandenen quantisierten Treffsignale zugeführt/ wobei je nachdem der frühere Summenwert in mehrere Einheiten vergrössert oder um eine Einheit vermindert wird und der so erreichte neue Zählerstand einer Entscheidungslogik zugeführt wird, die dazu bestimmt ist, nach üeberschreitung eines vorbestimmten Minimai-Zählerstandes, die Anwesenheit eines Zielobjektes durch ein Signal anzuzeigen und die Speicherung des erreichten Zählerstandes bis zu einem Maximalwert zu bewirken und bei einem nachfolgenden Unterschreiten des Minimalwertes das Fehlen

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eines Zielobjektes anzuzeigen und den Summenwert Null zu speichern, wobei auch Zielanfangs- und Zielende-Signale erzeugt werden können.

Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den benötigten vorwärts-Rückwärtszähler mit seiner relativ aufwendigen Funktionssteuerung und die zugeordnete Entseheidungslogik in einer einzigen, käuflichen und leicht gemäss den gewollten Akkumulierprinzipien fest programmierbaren Baueinheit zu vereinigen und damit den akkumulierenden Radarecho-Detektor gegenüber dem Stand der Technik baulich zu vereinfachen und betriebssicherer zu gestalten.

Erfindungsgemäss ist zu diesem Zweck vorgesehen, dass die numerische Kumuliervorrichtung und die zugeordnete Entscheidungslogik in einem fest programmierten Zuordnungsspeicher (FS) vereinigt sind, der entsprechend einer vorbestimmten Zuordnungstabelle für jede mögliche totale Zustandskombination an seinem Eingang je eine vorbestimmte totale Zustandskombination an seinem Ausgang erzeugt. (Fig. 1)

In Anlehnung an die FR-PS 1.535.322 (Texas instruments Inc. USA), die einen andersartigen akkumulierenden Radärecho-Detektor beschreibt, wird mit Vorteil vorgesehen, dass im erfindungsgemässen Detektor als Speicherorgan ein Schieberegister verwendet wird, welches dazu bestimmt und ausgebildet ist, jede an seinem Eingang aus dem Ausgang des Zu-

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Ordnungsspeichers (FS) eingespeiste Teil-Zustandskoitibination unter Wirkung von periodisch zugeführten Schiebesignalen über eine bestimmte Vielzahl von Verschiebungsstufen als früher erreichten Summenwert zum Eingang des Zuordnungsspeichers zurückzuführen, wobei über eine zusätzliche Eingangsklemme des Zuordnungsspeichers die quantisierten Treffsignale aus der Eingangspuls-Quantisierungsvorrichtung zur allfälligen Ergänzung des früheren Summenwertes eingespeist werden und von der am Ausgang des Zuordnungsspeichers entstehenden totalen Zustandskombination eine Teilkombination an den Eingang des Schieberegisters und die Rest-Kombination an ein Auswertegerät übertragen werden.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgeraässen Radarecho-Detektors und dessen Wirkungsweise sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig.·1 Ein Blockschema des akkumulierenden Radarecho-Detektors .

Fig. 2 Ein Zeitdiagramm eines Summenwertes für einen vorbestimmten Phasen- bzw. Distanzbereich, bezogen auf die laufende Periodennummer als Argument.

Fig. 3 Ein zeitlich gedehnter Sektor eines PPI-Radarbild- schrimes mit Zielanzeige nach Distanzbereich und Azimutbereich.

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Im Blockschema nach Fig. 1 ist mit SR ein 5-bit-Schieberegister bezeichnet, das 100 Speicherstufen 00, 01, 02 — — 97, 9 8, 99 umfasst. Unter Wirkung von Schiebeimpulsen t, die dem Schieberegister aus einem Zeitsignalgeber T, z.B. mit der Frequenz 10^, zugeführt werden, wird eine der Eingangsspeicherstufe 00 eingegebene 5 bit-Zustandskombination durch jedes Schiebesignal t schrittweise an die jeweilig nachfolgende Speieherstufe übertragen, so dass jede zur Zeit ( _o an die Eingangsspeicherstufe 00 übertragene Zustandskombination zur Zeit ( _o+ 100 · 10~^b see in der Ausgangs-Speicherstufe 99 ankommt.

Jede an der Ausgangs-Speicherstufe 99 des Schieberegisters SR ankommende Zustandskombinatxon wird an zugeordnete Eingänge a, b, c, d, e eines fest programmierten Zuordnungsspeichers FS übertragen. Solche Zuordnungsspeicher sind an sich bekannt und käuflich. Z.B. ist ein Zuordnungsspeicher mit einer Speicherkapazität von 64 Wörtern ä 8 bit, mit einem 6 bit-Eingang und einem 8 bit-Ausgang unter der Bezeichnung HARRIS-HPROM-0512 (Read only memory) käuflich und kann in einfacher Weise gemäss einer gewünschten Zuordnungstabelle fest programmiert werden. Der 6. Eingang zum Zuordnungsspeicher FS ist an einen quantisierenden Echosignalumformer F eines Radargerätes angeschlossen, welches in einer festen Frequenzfolge Sendeimpulse ausgibt und alle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schiebesignalen t ein-

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treffenden Echoimpulse in ein verlängertes Treffsignal if zum Eingang f umwandelt, sofern sie einen Minimalpegel überschreiten. Es ist zu beachten, dass die Echoimpulse je zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendeimpulsen mit mehr oder weniger grosser Zeitverzögerung, die abhängig ist von der Distanz zum echoerzeugenden Objekt, eintreffen. Es ist darum möglich, je zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendeimpulsen 100 Schiebesignale t für das Schieberegister SR zu erzeugen (Sendeimpulsfrequenz: 10^ H_z, Schiebeimpulsfrequenz 10^ H_z). Sofern ein Radarsendeimpuls ein Objekt O in einen Distanzbereich q-150m bis (q+1)«150m beaufschlagt, trifft das entsprechende Echosignal f im Zeitbereich Us+q*10~ see) bis ((_s + (q+1) ·10"6 sec) ein ((_s = Aussendezeit des Sendeimpulses, 00_<q£99) .

Der Zuordnungsspeicher FS ist so vorprogrammiert, dass zu

jeder totalen 6-bit-Zustandskombination a, b, c, d, e, f am

Eingang eine zugeordnete totale Zustandskombination A, B, C, D, E, X, Y, Z am 8-bit-Ausgang erzeugt wird.

Die Eingangs-Binärzustände haben folgende Bedeutung:

a = 2O b = 2¹ c = 22 d = 23 e = 2* a = O b = O ^=O d = O e = O

f = Treffsignal = 2^ = 32
Ί = kein Treffsignal = O

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Die Ausgangs-Binärzustände haben folgende Bedeutungen:

A = 2° B = 2l C = 2² D = 2³ E = 2* A=O B=O C=O D=O E=O

X = akkumuliertes Zielecho vorhanden

X = kein akkumuliertes Zielobjekt vorhanden

Y = Beginn eines akkumulierten Zielechos

Z = Zielecho-Ende eines akkumulierten Zielechos

Es ist vorgesehen, dass jede aus der letzten Speicherstufe 99 des Schieberegisters SR an die Eingänge a, b', c, d, e geführte Teilizustandskombination, welche einem Zeitwert l-100yU,sec zugeordnet ist, um den Dezimalwert 32 = 2* erhöht wird, wenn seit dem letzten Schiebesignal t ein Treffsignal f im entsprechenden Phasenbereich erzeugt worden ist, und dass das nicht geschieht, sofern seit dem letzten Schiebesignal t kein Treffsignal f im entsprechenden Phasenbereich erzeugt worden ist. Dementsprechend könnte die totale 6-bit-Eingangszustandskombination jeden binär codierten Wert im Bereich 0 bis 63 haben.

Die nachfolgende Tabelle zeigt ein mögliches Beispiel zur Zuordnung von totalen 8-bit-Ausgangs-Zustandskombinationen A, B, C, D, E, X, Y, Z zu den möglichen Eingangs-Zustandskombinationen a, b, c, d, e, f. Die Teilzustandskombinationen A, B, C, D, E werden dabei jeweils sofort in die Eingangsspeicherstufe 00 des Schieberegisters SR übertragen und treten nach einer Periode von 100 Schiebesignalen"t wieder ·

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aus der Speicherstufe 99 des Schieberegister SR als "früheren Speicherinhalt" zu den Eingängen a, b_f c, d, e des Festspeichers FS über.

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Alter Summen	Echo	Total	Neuer Summen	Aequiv.	Auswerte
wert	r	Eingang	wert	neuer	Signale
dekadisch			dekadisch	Summen
a b c d e	1		ABCDE	wert	XYZ
O	0	O	O	0	0-0 0
* 1	0	1	O	0	0 0 0
2	0	2	1	1	0 0 0
3	0	3	2	2	0 0 0
4	0	4	3	3	0 0 0
5	0	5	4	4 -	0 0 0
6	JSt	6	5	5	0 0 0
7	0 .	7	6	6	0 0 0
8	0	8	7	7	0 0 0
9	0	9	8	8	0 0 0
10	0	10	9	9	0 0 0
11	0	11 .	10	10	0 0 0
12	0	12	11 .	11	0 0 0
13	0	13	12	12	0 0 0
14	0	14	13	13	0 0 0
15	0	15	14	14·	0 0 0
16	0	16	15 '	15	10 0'
17	0	17	18	17-1	10 0
18	TQ	18	19	17-2	10 0
19	0	19	20	17-3	10 0
20	TSL	20	21	17-4	10 0
21	TSL	21	OO	17-5	0 0 1
22	0	22	O	0	0 0 0
23	0	23	O	O	0 0 0
24	0	24	O	O	0 0 0
25	0	25	O	O	0 0 0
26	"SL	26	O	0	0 0 0
27	0	27	O	0	0 0 0
28	0	28	0	0	0 0 0
29	0	29	O	0	0 0 0
30	0	30	0	0	0 0 0
31	"Si	31	0	0	0 0 0

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Alter Summen	Echo	Total	Neuer Summen-	Aequiv.	Auswerte
wert	f	Eingang	wert	neuer	Signale
dekadisch			dekadisch	Summen
abode	1		ABCDE	wert	XYZ
O	32	32	3	3	0 0 0
1	32	33	4	4	0 0 0
2	32	34	5	5	0'0 0
3	32	35	6	• 6	0 0 0
4	32	36	7	7	0 0 0
5	32	37	8	8	0 0 0
6	32	38	9	9	0 0 0
7	32	39	10	10	0 0 0
8	32	40	11	11	0 0 0
' 9	32	41	12	12	0 0 0
10	32	42	13	13	0 0 0
11	32	43	14	14	0 0 0
12	32	44	15	15	0 0 0
13	32	45	16	16	0 0 0
14	32	46	17	17	110
15	32	47	1?	17	10 0
16	32	48	17	17	10 0
17	32	49	17	17	10 0
18	32	50	17	17	10 0
19	32	51	17	17	10 0
20	32	52	17	17	10 0
21	32	53	18	17-1	10 0
22	32	54	OO	OO	0 0 0.
23	32	55	00	00	0 0 0
24	32	56	00	00	0 0 0
25	32	57	OO	00	0 0 0
26	32	58	OO	00	0 0 0
27	32	59	00	00	0 0 0
28	32	60 ·	00	00	0 0 0
29	32	61	00	00	0 0 0
30	32	62	00	00	0 0 0
31 '	32	63	00	00	0 0 0

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Der Tabelle liegt folgendes Gesetz zugrunde:

- Wenn der dekadische Wert des alten Suinmenwertes durch ein Treffsignal f um den Zusatzwert 32 = 2^ erhöht wird (Treffsignal f vorhanden¹.), wird der zugeordnete alte Summenwert um einen +3 Einheiten (Wert+3) zum neuen

,· Summenwertinhalt vergrössert.

- Wenn der dekadische Wert des alten Summenwertes nicht um den Zusatzwert 32 vergrössert wird (kein Treffsignal f1) , wird der zugeordnete alte Summenwert um eine Einheit (Wert - 1) vermindert.

- Wenn der neue Summenwert zum erstenmal den Sättigungswert 17 erreicht hat, werden ein Signal X (Zielecho sicher vorhanden( und ein Signal Y (Zielecho-Beginn erzeugt).

- Wenn der alte Summenwert 17 beträgt und ein Treffsignal f auch vorhanden ist, bleibt der neue Summenwert unverändert auf dem Wert 17 erhalten.

- Wenn der alte Summenwert 17 beträgt und kein Treffsignal f vorhanden ist, wird ein um eine Einheit 1 verminderter neuer Summenwert erzeugt.

- Wenn der alte Summenwert 13 beträgt und kein Treffsignal f vorhanden ist, wird statt des neuen Wertes 12 ein neuer Sunmenwert OO erzeugt.

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P 23 H6 95ο. 3 - Contraves"" ¹² " 4.Ιο.1973

NACHGEREICHT

- Das Signal X (akkumuliertes Zielsignal vorhanden) bleibt bestehen, bis der neue Summenwert 12 bzw. 00 erreicht worden ist und in diesem Fall wird auch das Signal (Zielende) erzeugt.

- Nach dem ersten Auftreten des Summenwertes 17 werden beim Fehlen des Treffsignales anstelle der Su=r.er.werte 16, 15, 14, 13 die äquivalenten Summenwerte 18 (17-li, 19(17-2), 20(17-3), 21(17-4) erzeugt.

Das Zeitdiagramm gemäss Fig. 2 entspricht irgend einem vorbestimmten von Q (100) verschiedenen Distanzbereichen q«150m bis (q+1) .15Om. Als Argument gelten also ganzzahlige Vielfache von 100/*see (lOOer-Perioden des Schiebesignales t) und innerhalb jeder Periode je ein vorbestimmter von 100 Phasenschritten. Es sind über dem Zeitmassstab quantisierte Treffsignale f eingezeichnet, die jeweils seit dem letzten Schiebesignal t erfasst worden sind. Es kann sich dabei um Störsignale oder um echte·. Echosignale handeln. Es ist zur . Veranschaulichung des Vorhandensein eines echten Zielob-

/ jektes O in der Zeit 10 :< 100/-' see bis 40 χ 100/<sec ein Rechtecksignal O eingezeichnet. Es kommt aber, wie eingezeichnet, auch vor, dass ein Echosignal ausfällt, oder nur verstümmelt eintrifft, üeber dem Argumentzeitmassstab ist der akkumulierte neue Summenwert Ia (A, B, C, D, E) wie er jeweils am Ausgang des Zuordnungsspeichers FS erzeugt wird, eingezeichnet. Anhand der vorstehenden Tabellen sind die

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Veränderungen ablesbar. Einige Beispiele werden nachstehend erläutert.

Im Zeitintervall 8/9 ist aus dem Distanzbereich, welcher
Fig. 2 zugrundeliegt, kein Echosignal empfangen worden.
Also wird im Moment 9 der alte Summenwert vom Dekadenwert 2 nicht durch ein Treffsignal f = 32 ergänzt, und es entsteht der neue Summenwert .01. Weitere Beispiele sind nachstehend
tabellarisch angeführt:

Nr.	a b c d e	f	a b σ d e f	A; B C D E	X	Y	Z
10	1	0	1	O	0	0	0
11	0	L	32	3	0	0	0
12	3	L	35	6	0	"SL	0
13	6	L	38	9	0	TS.	0
14	9	L	41	12	TS.	0	0
15	12	"Sl	12	11	0	0	0
16	11	L	43	14	0	0	0
17	14	L	46	17	L	L	0
18	17	L	49	17	L	0	0
19	17	0	17	(16)18	L	"SL	TSl
20	18	L	50	17	L	0	0
21	17	L	49	17	L	0	0
39	17	0	17	(16)18	L	0	0
40	18	0	18	(15) 19	L	0	0
41	19	0	19	(14)20	L	0	"Sl
42	20	0	20	(13)21	L	0	0
43	21	0	21	OO	TS.	0	L
44	OO	"SL	OO	OO	0	0	0

Dementsprechend wird im Zeitmoment 1.7 ein akkumuliertes Ziel· signal X und ein Zielanfangs-Signal Y ausgelöst und im Zeitmoment 43 erlischt das Signal X und es wird ein Zielende-

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Signal Z ausgelöst. Die Signale X, Y, 2. werden gemäss Fig. einer Auswertevorrichtung U zugeführt.

Es ist zu beachten, dass nach jedem Schiebesignal t der vorstehend erläuterte Erneuerungsprozess für den jeweils zum Zuordnungsspeieher (FS) überführten alten Summenwert durchgeführt wird.

In Fig. 3 ist als zeitlich gedehnte PPI-Radarschirmdarstellung ein in Zeiteinheiten qxlo"6 see im Azimut drehender Radarstrahl, dargestellt. Die lückenlose Impulsreihe O₇₃ im Distanzbereich (72-73)-150m (10800m bis 10950m) zeigt an, dass in diesem Distanzbereich zwischen den Zeitwerten 17 und 47 ein Zielobjekt 0 72 sicher festgestellt worden ist. Ebenso zeigt die Impulsreihe O₅₀ an, dass im Distanzbereich 7,5 Km - 7,65 Km zwischen den Zeitwerten 27 und 6 3 ein Zielobjekt feststellbar war.

Die Zuordnungsgesetze zwischen Eingangs- und Ausgangs-Zustands kombination des Zuordnungsspeichers FS und die Zahl und Bedeutung der Hilfssignale (X, Y, Z) sind weitgehend wählbar.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

/ 1./Akkumulierender Radarecho-Detektor zur Erzeugung von kontinuierlichen Zielanzeigesignalen in zugeordneten Distanzbereichringen eines PPl-Radarbildschirmes, umfassend eine Quantisierungsvorrichtung zur Umwandlung von einen Sollpegel überschreitenden Eingangspulsen in auf bestimmte Dauer verlängerte Treffsignale, eine numerische Kumuliervorrichtung, die in Abhängigkeit davon, ob ein gespeicherter Summenwert durch ein Treffsignal ergänzt wird oder nicht, den gespeicherten Summen-Wert um mehrere Einheiten vergrössert oder um eine Einheit verkleinert sowie eine zugeordnete Entscheidungslogik, welche bei üeberschreitung eines vorbestimmten Minimal-Summenwerfces ein Zielanwesenheitssignal erzeugt und bei einer nachfolgenden Unterschreitung dieses Minimal-Summenwertes den gespeicherten Summenwert auf den Ausgangswert Null zurückstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die numerische Kumuliervorrichtung und die zugeordnete Entscheidungslogik in einem fest programmierten Zuordnungsspeicher (FS) vereinigt sind, der entsprechend einer vorbestimmten Zuordnungstabelle für jede mögliche totale Zustandskombination (a, b, c, d, e, f) an seinem Eingang je eine vorbestimmte totale Zustandskombination (A, B, C, D, P, X, Y, Z) an seinem Ausgang erzeugt. (Fig. 1)

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2. Akkumulierender Radarecho-Detektor nach Anspruch (1) ge-

• . ι

kennzeichnet durch ein Schieberegister (SR) als Speicherorgan, welches dazu bestimmt und ausgebildet ist, jede an seinem Eingang aus dem Ausgang des ZuordnungsSpeichers (FS) eingespeiste Teil-Zustandskombination (A, B, C, D, E) unter Wirkung von periodisch zugeführten Schiebesignalen

(t) über eine bestimmte Vielzahl (100) von Verschiebungsstufen (00-01-98-99) als früher erreichten Summenwert (a, b, c, d, e) zum Eingang des ZuordnungsSpeichers zurückzuführen, wobei über eine zusätzliche Eingangsklemme

(f) des ,Zuordnungsspeichers (FS) die quantisierten Treffsignale (if) aus der Eingangspuls-Quantisierungsvorrichtung

(F) zur allfälligen Ergänzung des früheren Summenwertes eingespeist werden und von der am Ausgang des Zuordnungsspeichers (FS) entstehenden totalen Zustandskombination (A, B, C, D, E,- X, Y, Z) ein Teilkombination (A, B, C, D, E) an den Eingang des Schieberegisters (SR) und die Rest-Kombination (X, Y, Z) an ein Auswertegerät (U ) übertragen werden.

Der Patentanwalt

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