DE2353503A1

DE2353503A1 - Radaranordnung mit einem primaer- und einem sekundaerradargeraet

Info

Publication number: DE2353503A1
Application number: DE19732353503
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Leypold; Bruno Maier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-10-25
Filing date: 1973-10-25
Publication date: 1975-05-07
Also published as: FR2249346B1; NL7413942A; NL161888C; IT1025122B; NL161888B; FR2249346A1; BE821497A; DE2353503B2; US3956747A

Description

23535Q3

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 8 München 2,2 5. OK11973 Berlin und München Witteisbacherplatz 2

A 73/6710

Radaranordnung mit einem Primär- und einem Sekundärradargerät

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaranordnung unter Verwendung eines mit rotierender oder schwenkbarer Antennenkeule und mit Dopplerauswertung arbeitenden Primärradargerätes und eines mit einer rotierenden oder schwenkbaren, schmalen Antennenkeule ausgestatteten Sekundärradargerätes, wobei zwischen der Überstreichung eines erfaßten Zieles durch die Keule der Priinärradarantenne und der Erkennung dieses Zieles bei der Zielauswertung im Empfänger des Primärradargerätes eine gewisse Zeitspanne (Verarbeitungszeit) vergeht. ■

Bei Sekundärradargeräten im Rahmen der Luftraumüberwachung und Flugsicherung ist es üblich, die Abfrage:signale fortlaufend mit einem festgelegten Abfragetakt auszusenden. Bei der Zusammenarbeit mit Primärradargeräten 1st as darüber hinaus bekannt, eine Voreilzeit (Pretrigger) vorzusehen und dadurch sicherzustellen, daß die Antworten von einem Transponder und die Echosignale des Primärradargerätes etwa gleichzeitig zur Verarbeitung anliegen· ("Sekundär-Radar" von P. Honold, Seiten 35, 36). Die Antennen beider Systeme sind dabei stets gleich'ausgerichtet, und die Abfragesignale werden unabhängig davon ausgesandt, ob vom Primärradar Ziele erfaßt werden oder nicht. Dadurch wird die Funkraumbelastung in manchen Fällen unerwünscht vergrößert," und es werden wegen· der unterschiedlichen Reichweiten von Primärradar und Sekundärradar auch Antwortsignale von Zielen ausgelöst, die nicht interessieren« Dies führt zu einer unnötigen Belastung der Transponder und der Sekundärradarempfänger.

Aus der DT-PS 1 263 872 ist ein Flugüberwachungssystem bekannt, bei dem jedem Flugzeug ein bestimmter Zeitabschnitt derart zu-

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geordnet ist, daß jedes Flugzeug nur in dem ihm zugeordneten Zeitabschnitt Abfragesignale empfängt und Antwortsignale aussendest. Derartige Verfahren ergeben eine wesentlich geringere Häufigkeit von Antwortsignalen, weil Antworten nicht fortlaufend, sondern nur abschnittsweise ausgelöst werden können. Sie haben jedoch den Nachteil, daß für die Steuerung der Transponder Zeitnormale hoher Genauigkeit notwendig sind. Die Zahl der Abfragesignale und damit die Funkraumbelastung bleibt unverändert..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, welcher bei mit Primärradargeräten zusammenarbeitenden Sekundärradargeräten die Möglichkeit gibt, die Funkrauinbelastung möglichst klein zu halten und dabei eine Zielabfrage im notwendigen Umfang sicherzustellen. Gemäß der Erfindung, welche sich auf eine Radaranordnung der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, welche die Azimutwinkellage eines vom Primärradarempfänger erfaßten Zieles festhält, und daß Abfragesignale des Sekundärradarsenders mittels dieser Speichereinrichtung zugeordneten Steuermitteln erst dann für einen bestimmten Abfragebereich ausgelöst werden, wenn die Antennenkeule des Sekundärradargerätes sich dem erfaßten Ziel erneut nähert»

Bei derartigen Anordnungen können auch bei sehr schnell drehenden Primärradar- und Sekundärradarantennen sowie bei sehr schmalen Antennenkeulen Zielabfragen im notwendigen Ausmaß erreicht werden, ohne daß ununterbrochen Abfragesignale auch in solche Richtungen abgestrahlt werden, in denen überhaupt keine Ziele vorhanden sind. Die Funkraumbelastung kann somit klein gehalten werden. Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung bei RundSuchradargeräten zur Luftraumüberwachung. Derartige Geräte können neben Aufgaben in der Flugsicherung bevorzugt für die Überwachung des Luftraumes zur Freund-Feind-Identifizierung (IFF) Verwendung finden.

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Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung sind anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: . '

Fig. 1 die Lage der Strahlungsdiagramme für zwei

verschiedene Zeitpunkte,

Fig. 2a, 2b, 2e schematische Darstellungen der Abfragebereiche,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer-Radaranordnung

nach der Erfindung,

Fig. 4 Einzelheiten eines Schieberegisters zur Winkelsteuerung der Abfragen,

Fig. 5 Einzelheiten einer Flugbahn in bezug auf eine

Radaranlage mit einem Zielverfolgungsradar..

In Fig. 1 ist eine Bezugsrichtung, z.B. die Nordrichtung, eines Überwachungsbereiches mit N und.die Antennenkeule eines Primärradargerätes mit PK bezeichnet.. Die in gleicher Richtung zeigende Antennenkeule des Sekundärradargerätes ist aus zwei sich teilweise überlappenden Strahlungskeulen SK1 und SK2 gebildet. Auf diese We ise können für die Sekundärradargeräte sehr schmale Abfragebereiche realisiert werden, so daß nur in einein bestimmten .Winkelbereieh Antwort signale ausgelöst v/erden. Nähere Einzelheiten dieser bekannten Möglichkeiten der Verwendung schmaler Abfrage-Strahlungskeulen sind in dem Buch von P. Honold "Sekundär-Radar^t!, Seiten 52 und 53, beschrieben. Dabei, wird bevorzugt von der Technik der Monopulsantennen Gebrauch gemacht.

Bei den Strahlungskeulen (Strahlungsdiagrainmen)PK, SK1, SK2 zeigt die Hittelachse MA (strichpunktierte Linie) den z.B. auf Nord N bezogenen Azimutwinkel ψ2. Dabei ist eine Dreh-

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richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn angenommen. Neben (bevorzugt) rotierenden Strahlungsdiagrammen kann im Sinne der Erfindung auch die Abtastung von sektorförmigen Bereichen Verwendung finden.

In einer einige Zeit vorher eingenommenen Stellung (gestrichelte Strahlungskeulen PK¹, SK1', SK2^f) zeigte die Mittelachse MA' der Strahlungskeulen in die Richtung des Winkels y\. Nimmt man an, daß in dieser Richtung des Azimutwinkels ^⁷I ein neu in den Überwacliung'sraum eingeflogenes Ziel Z, z.B. ein Flugzeug, aufgetreten ist, so benötigt das Primärradargerät eine bestimmte Zeit (Verarbeitungszeit), bis die eingetroffenen Echosignale zu einer Zielanzeige führen. In diese Zeit geht vor allem die Einschwingzeit von Dopplerfiltern des Primärradargerätes sowie die für die Überschreitung bestimmter Schwellwerte notwendige Zeit ein. Für jedes Primärradargerät kann diese Verarbeitungszeit bestimmt werden, und es handelt sich dabei somit um einen systemmäßig festgelegten Wert.

Im folgenden Beispiel sei angenommen, daß die Strahlungskeulen PK, SK1 und SK2 der Primärradar- und Sekundärradarantennen bereits in die Richtung ^fZ zeigen, wenn das Ziel Z aus der Azimutlage ψ Λ als solches erkannt ist. Würden bei dieser Ausrichtung der Strahlungskeulen SK1 und SK2 Abfragesignale ausgesandt, so wurden sie vom Ziel Z wegen der geringen Breite von SK1 und SK2 nicht aufgenommen und könnten deshalb auch keine Antwortsignale auslösen. Die Abfragesignale müßten praktisch über den ganzen Umlaufbereich fortgesetzt v/erden, bis erst bei der nächsten ZielüberStreichung Antwortsignale ausgelöst würden. Dies hätte zur Folge, daß eine überflüssige Funkraumbelastung auftritt, wenn nur ein oder wenige Ziele abgefragt werden sollen. Diese vergrößerte Funkraumbelastung führt bei eigenen, weiter entfernt liegenden Antwortgeräten zu unnötigen Antwortsignalen bzw. zu einer Überlastung (overload) und gibt einem Gegner die Möglichkeit, die eigenen Abfragen über längere Zeit abzuhören.

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Zwischen der Verarbeitungszeit des Primärradargerätes ^\ t, bis zu einer sicheren Zielanzeige, und der in der Zwischenzeit erfolgten Winkeländerung Δψ gilt bei einer Umdrehungs-

Δ Ψ · Τ zeit von T der Antennenkeulen die Beziehung ^t =

Ohne Berücksichtigung von Randbedingungen und unter der vereinfachten nur einer einzigen zur Identifizierung benötigten Abfrage würde es demnach;ausreichen, die erste Abfrage des Zieles Z nach einer·. fast vollständigen Umdrehung in einer Stellung auszulösen, welche dem Winkel <pi entspricht. Einzelheiten zur in diesem Zusammenhang wichtigen Frage der Antwortwahrscheinlichkeit sind bekannt und in dem Buch "Sekundär-Radar" von P. Honold auf den Seiten 6j5 bis 68 erläutert. In der Praxis wird zur Erzielung einer sicheren Identifizierung ein größerer Abfragebereich benötigt, der jedoch stets nur in einem schmalen Bereich beiderseits des Zieles Z zu liegen braucht, wie anhand von Fig. 2 zu sehen ist. Hier ist für das Ziel Z nach Fig. 1 ein Winkelsektor WS1 (Mittelachse MA1) der Breite ff-.' angedeutet,, in dem auf Grund der Strahlungskeulen SK1 und SK2 Abfragesignale ausgesandt werden, die Antwortsignale auslösen können. Dieser Winkelsektör ¥S1 zeigt die Lage der wirksamen Breite der Antennenkeule der Abfrageantenne zu Beginn des Abfragevorganges. Wenn die Strahlungskeule die durch den Winkelsektor WS2\(Mi,ttelachse MA2) angedeutete Lage erreicht hat, kann die Aussendung von AbfrageSignalen beendet werden. Der wirksame Abfragebereich hat somit eine Breite von et ..Er-beginnt bei ]f1 - ^ und endet bei ψϊ -ί- ^- * Der Abfragebereich OL ist zweck-, mäßig gleich oder größer gev/ählt als die wirksame Breite **■ der Abfragekeule.

Bei der Dimensionierung des Abfragebereichs (X ist jedoch auch zu berücksichtigen, daß das Ziel Z nach der Erfassung durch Primärradar bis zur Abfrage eine bestimmte Bewegung durchgeführt haben kann, so daß hier u.U. zusätzliche Überlegungen Platz greifen müssen.

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Zur Erläuterung dieser Zusammenhänge ist in Fig. 2a ergänzend ein Fall dargestellt, bei dem das Ziel Z nach seiner erstmaligen Erfassung innerhalb einer Antennenumdrehung einen bestimmten Weg zurückgelegt hat, dessen radialer Anteil mit ASA bezeichnet ist und dann somit an der mit Z1 bezeichneten Stelle liegt. Werden in diesem Fall die ersten Abfragesignale ausgesandt (Antennendrehung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn vorausgesetzt) , wenn die Abfragekeule die durch den Winkelsektor WS1 dargestellte Lage ha,t, so kann das Ziel Z1 (weil es von diesem Sektor sich gegenüber der Ziellage Z in tangentialer Richtung entfernt hat) bei entsprechend schmalen Antennendiagrammen keine Antworten abgeben. Es wird in dieser Stellung nämlich nicht mehr von Abfrage signal en erreicht. Zwar werden im Verlauf der Schwenkung später im Bereich des Winkelsektors WS2 bei dem Ziel in der Lage Z1 Antworten ausgelöst. Die Zahl dieser Antworten erreicht jedoch nicht den Wert, den das Ziel Z bei einer vollen Verschiebung des Winkelsektors WS1 in die Stellung des Winkelsektors WS2 abgegeben hätte. Sind z.B. für eine sichere Freund-Feind-Identifizierung zehn aufeinanderfolgende Abfragesignale notwendig, so würde ein feststehendes Ziel Z bei der Verschiebung des Winkelsektors WS1 in die Stellung des Winkelsektors WS2 diese zehn Abfragesignale empfangen und bei richtiger Auswertung auch zehn richtige Antwortsignale abgeben.

In der Stellung Z1 des Zieles wurden dagegen weniger, beispielsweise nur eine Abfrage vom Antwortgerät aufgenommen. Eine einzige Antwort reicht aber zu einer sicheren Identifizierung normalerweise nicht aus. Darüber hinaus ist die Gefahr groß , daß infolge anderer Einflüsse bei einem Antwortgerät auch einmal eine Antwort unterbleibt und deshalb in diesem Beispiel überhaupt keine Antwort auftreten würde.

Wenn somit die Abfragebereiche .bzw. die Abfragekeulen der Sekundärradargeräte so schmal sind und die Zielgeschwindigkeit in tangentialer Richtung so groß ist, daß die von einer ümdre-

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"hung zur anderen um den Wert ΔSA veränderte Ziellage die Antwortwahrscheinlichkeit beeinträchtigt, so ist es zweckmäßig, entsprechende Maßnahmen zu einer Korrektur der Breite des Abfragebereiches vorzusehen, welcher für die Aussendung von Abfragen vorgesehen ist. Im vorliegenden Beispiel ist der Korrekturwert, um welchen der Azimutwinkel yi infolge der Bewegung des Zieles Z in die Stellung Z1 zu verändern wäre, mit ß bezeichnet. Der gesamte Abfragebereich Qi müßte demnach um ß entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn verschoben werden (entsprechend der tangentialen Bewegungsrichtung des Zieles)-Dann ergibt sich die gleiche Zahl von Abfragen wie bei einer winkelmäßig unveränderten Ziellage, ζ«B, bei Bewegung nur in radialer Richtung. In Kenntnis der Geschwindigkeit, der Entfernung und der Bewegungsrichtung eines Zieles kann somit der Wert von β für eine Antennenumdrehung ermittelt und der Abfragebereich um ß verschoben werden* In diesem in Fig. 2b schraffiert angedeuteten Fall bleibt die Breite des Abfragebereich.es mit-Qi unverändert erhalten, während ein -gewisser-" Aufwand für die Ermittlung, von ß getrieben werden muß.

Es ist aber auch möglich und in vielen Fällen ausreichend, auf Grund allgemeiner Überlegungen für ein bestimmtes Radargerät und für bestimmte maximal zu erwartende Zielgeschwindigkeiten einen Maximalwert für den Korrekturwinkel ß zu ermitteln und diesen bei der Bestimmung der Lage des Abfragebereiches so einzubeziehen, daß der anfängliche Abfragebereich beiderseits um den Winkel ß vergrößert wird. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 2c schraffiert dargestellt. Der Gesamtabfragebereich beträgt jetzt CC-+ 2ß. Es ist aber auch möglich, bei bekannter Bewegungs- ' richtung die Verbreiterung nur einseitig auf ÖL+ ß vorzunehmen. Ersterei^etzt somit lediglich eine von Anfang an· vorzunehmende Korrektur der Winkelwerte voraus» ohne daß besondere, zielabhängige Eingriffe notwendig wären. Damit läßt sich der Aufwand für die Durchführung dieser Maßnahmen verringern.

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Legt man eine bestimmte tangentiale Zielgeschwindigkeit zugrunde (als Maximalwert), so kann der Winkel ß als nur noch entfernungsabhängig angesehen werden. Wenn nämlich der Entfernungsbereich, welcher vom Primärradargerät überdeckt wird, in η Entfernungsbereiche aufgeteilt und von einer bestimmten Fluggeschwindigkeit ausgegangen wird, so können für die η Entfernungsbereiche auch η Winkel ß1 bis ßn berechnet werden. Die Korrekturder Breite des Abfragebereiches kann somit in einfacher Weise zielentfernungsabhängig gesteuert werden, v/eil ß eine Funktion der Entfernung ist. Diese Maßnahme ist bei -Primärradargeräten deswegen besonders einfach, weil die Entfernungsmessung ohnehin mit relativ hoher Genauigkeit vorgenommen wird und deshalb zur Bestimmung des korrespondierenden Korrekturwinkels ß1 bis ßn sofort zur Verfügung steht.

In Fig. 3 ist in schematischer Darstellung der Aufbau einer aus einem Primärradargerät und einem Sekundärradargerät bestehenden Radaranordnung wiedergegeben. Der Reflektor der Radarantenne ist mit 1 bezeichnet, die aktive Strahleranordnung für das Primärradargerät (z.B. ein Hornstrahler) mit 2 und die Strahleranordnung für das Sekundärradargerät (z.B. in Form von einzelnen Dipolen) mit 3· Es handelt sich somit um ein integriertes Antennensystem, d.h. die Strahleranordnungen 2 und 3 des Primärradar- und des Sekundärradargerätes sind einander fest zugeordnet und haben den gemeinsamen Reflektor 1. Dementsprechend werden beide Antennensysteme auch mechanisch in. gleicher Weise miteinander um die gemeinsame Drehachse um den Azimutwinkel ψ bewegt.

Die Verbindung zwischen der Antennenanordnung und den eigentlichen Radargeräten erfolgt über ein Leitungssystem 4, welches hier nur schematisch angedeutet ist und sowohl die hochfrequenten Speiseleitungen als auch die Übertragungsleitungen für die Winkelinformation von der Antenne zu den Geräten beinhalten soll. Der Aufbau dieser Leitungssysteme ist

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bekannt und wird deshalb nicht näher erläutert. Der Empfänger 5 des Sekundärradargerätes ist an das Leitungssystem. 4 angekoppelt, ebenso wie der Hnpfanger 6 für das Primärradargerät. Beiden Empfängern 5 und 6 ist eine gemeinsame Auswerte- und/oder Anzeigeschaltung zugeordnet, welche hier der Einfachheit halber als Bildschirm 7 angedeutet ist. Anstelle eines Bildschirms können auch digitale Radardatenauswerteeinrichtungen, z.B. Rechner oder dgl., verwendet werden.

Der Sender des Sekundärradargerätes ist mit 8, der Sender des Primärradargerätes mit 9bezeichnet. Beide Sendesysteme sind in bekannter Weise an das Leitungssystem 4 angekoppelt.

Von dem Leitungssystem 4 wird ein Zähler 10 für den Azimutwinkel y angesteuert, wobei die Übertragung der Zielwinkelinformation der Antenne in bekannter Weise, z.B. durch Resolver oder codierte_ Winkelscheiben, erfolgen kann,' Der Zähler 10 gibt mit seinem Zählerstand somit die- jeweilige Stellung der Antenne an, und zwar die Ausrichtung der Achsen der Strahlungskeulen (in Fig. 1 Strich-punktiert angedeutet und mit MA bezeichnet). Vom Zähler 10: gelangt die fortlaufende Azimutwinkelinformation zu einer Speicher— und Steuereinrichtung11, weichezusätzlich mit dem Ausgang des Primärradarempfängers 6 verbunden ist. Sobald in einem, bestimmten Azimutwinkel )j> Z ein Echosignal eines Bev/egtzieles am Ausgang des Primärradarempfängers ausgegeben wird (die Verärbeitungszeit At für die Primärradar,-echosignale ist also bereits vergangen), gelangt ein Steuersignal von 6 zu der Speicher- und Steuereinrichturig 11. Diese Speicher- und Steuereinrichtung 11 bestimmt und speichert, ausgehend vom Winkel ^f Z₁ den Winkel/^1, unter dem das Ziel Z nach Fig. 1 tatsächlich von dem Primärradargerät erfaßt wurde, d.h. es korrigiert die augenblickliche Winkelstellung y>'2 nach Fig. 1 um den¹ der Verarbeitungszeit At entsprechenden Winkel^W für die Primärradarechosignale.

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Es ist auch möglich, von vorneherein den Zähler 10 um Δ ψ zu verstellen, so daß ein Ausgangssignal des Empfängers 6 bereits unmittelbar den richtigen liinkelwert Ip 1 markieren kann.

Darüber hinaus ist in dieser Speicher- und Steuereinrichtung 11' die Information über die Breite Oi- des Abfragebereiches enthalten. Falls erforderlich., können auch die zielspezifischen Korrekturen um den Winkel ß hier mit eingespeist werden. Dies ist gestrichelt durch die von der Auswerte- und Anzeigeeinheit, z.B. den Bildschirm 7, zur Speicher- und Steuereinrichtung 11 verlaufende Leitung angedeutet, weil bei 7 die Zielentfernung und/oder die Zielgeschwindigkeit als Information, vorliegt.

Sobald die Antenne bei der nächsten Umdrehung (d.h. nach Vollendung einer Umdrehung) erneut in die Nähe des erfaßten Zieles Z (bzw. bei Korrektur in die Nähe von Z1) kommt, wird unter Berücksichtigung der Breite des Abfragebereiches OL von der Speicher- und Steuereinrichtung 11 durch Vergleich zwischen Istwert y und gespeichertem Wert ψ Λ der Sekundärradarsender 8 angesteuert, und es werden über die Strahleranordnung 3 Abfragesignale gezielt nur in denjenigen Abfragebereich Ct ausgesandt, in welchem das vorher vom Primärradar erfaßte Ziel Z bzw. Z1 liegt.

Nach Erfassung eines Zieles durch die in einem Rundsicht- oder Sektorbereich arbeitende Antennenanordnung 1, 2, 3 kann eine Zielverfolgungsantenne 15 eingeschaltet werden, welche dem Bewegtziel mit hoher Genauigkeit folgt. Die Aufschaltung kann automatisch oder durch eine Bedienungsperson am Bildschirm 7 erfolgen. Die Auswerteschaltung, des Zielverfolgungsradars ist mit 14 bezeichnet. Da bei der Zielverfolgung der tatsächliche Azimutwinkel jp1. des Zieles fortlaufend mit hoher Genauigkeit bestimmt wird, kann zweckmäßigerweise die Steuerung der Abfrage des so erfaßten Zieles nur noch vom Zielverfolgungs-

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radar aus erfolgen. Dabei kann mit dem schmalen Abfragebereich C(^ gearbeitet werden, und ß-Eorrektoren sind hierbei nicht mehr erforderlich. Die Winkelinformation über die exakte Ziellage wird zweckmäßig vom Empfänger ; Λ4 des Zielverfolgungsradars aus an die Speicher- und Steuereinrichtung 11 gegeben und von dort aus die Auslösung des Abfragesenders 8 bewirkt.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dafür dargestellt, wie die Speicherung der'Winkelinformation und .die Steuerung der Abfragesignale erfolgen kann. Von dem den Drehwinkel ψ der Antennenanordnung erfassendenZähler 10 werden Taktimpulse erzeugt, wobei eine volle Umdrehung in entsprechend viele kleine Winkelabsclinitte quantisiert wird. Als Beispiel sei angenommen, daß die Quantisierung auf 128 Winkelabschnitte erfolgt, so daß jeder Winkelabsehnitt 360°/128 = 2,8^σ umfaßt. Bei einer vollen Umdrehung würde somit für dieses Beispiel der Winkelzähler 10 nacheiiiander insgesamt 128 Takte erzeugen. Diese Taktimpulse werden einem Schieberegister11a zugeführt, das mindestens 128 Speicherplätze GI bis 0128 enthält und einen Teil der Speicher·-; und Steuereinrichtung 11 nach Fig. 3 bildet» In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, noch weitere: Speicherplätze vorzusehen. Im vorliegenden Beispiel sind zwei derartigeSpeicherplätze C129 und C13Q dargestellt.. Das vom -J:\isgahg des Primärradar empfänger s 6 bei Erfassung eines Bev/egtzieles erzeugte MTI-Videosignal· wird an den Speicherplatz CI des Schieberegisters 11ä angelegt und bei dem nachfolgenden Zählertakt als eine binäre "1" in diese Speicherstelle eingeschrieben. Beim nächsten.Winkel-Zählertakt wird der Speicherplatz C2 belegt, beim dritten Winkeltakt der Speicherplatz C3 ■ usw. Nach einer vollen Umdrehung ist die binäre "T" voll durchgeschoben und somit der Speicherplatz^;C128 belegt.

Je nachdem, an welchen der Speicherplätze Abgriffe angebracht v/erden, kann ein bestimmter Winkelbereich gekennzeichnet v/erden. Im vorliegenden Beispiel ist durch die dick ausgezogenen

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Linien an den Speicherplätzen C126, C127 und C128 angedeutet, daß hier die eingespeicherte bzw. durchlaufende Information ausgelesen wird. Dieses Auslesen erfolgt gegenüber dem Einspeicher-Tprgang vom Primärradarempfanger 6 beim Speicherplatz C126 um 360° - 3 · 2,8 = 351,6°, beim Speicherplatz C 127 um 360° - 2·· 2,8 = 354,4° und beim Speicherplatz C128 um 360° - 2,8 = 357,2°. Damit ist ein Winkelbereich festgelegt, der von 351,6° bis 360° reicht. Der Winkel y\ (Fig. 1), v/elcher die Mitte des erfaßten Zieles Z angibt, läge somit in der. Mitte bei 355,8 . Der Sekundärradarsender 8 würde demnach im Winkelbereich zwischen 351,6° und 360° angesteuert und Abfragen aussenden.

Wenn zusätzlich der Speicherplatz C125 mit einem Ausgang versehen und mit dem Sekundärradarsender 8 verbunden wäre, so würde der mit Abfragesignalen belegte Winkelbereich von 349,2° bis 360° reichen.

Sollte darüber hinaus eine spezielle zielspezifische entferungs- und/oder geschwindigkeitsabhängige Korrektur um den Winkel β erfolgen, wie anhand von Fig. 2 erläutert wurde, so können in die Anzapfungen der verschiedenen Speicherplätze Schalter, z.B. in Form von Schaltdioden 12, eingefügt werden, welche von der Steuereinrichtung 11b betätigt werden können. Die Information über die Größe des Winkels ß hängt, wie bereits erläutert, von der Zielentfernung und/oder der Zielgeschwindigkeit ab. Beide Informationen können in bekannter Weise von der Anzeige- oder Auswerteeinrichtung, z.B. dem Bildschirm 7, gewonnen und der Steuereinrichtung 11b zugeführt werden. Diese Steuereinrichtung öffnet die Schaltdioden 12 derjenigen Speicherplätze, welche den gewünschten Winkelwert ergeben. Die Ausgabe der von der Steuereinrichtung 11b ausgehenden Schaltbefehle für die Schaltdioden 12 ist durch gestrichelte Linien angedeutet.

Das dargestellte Schieberegister 11a kann die gewünschten Winkelinformationen nicht nur für ein einziges Ziel, sondern für

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eine größere Anzahl von Zielen speichern., Wenn beispielsweise ein zweites Ziel um 10 · 2*8■= 28° nach einem ersten Ziel liegt, so würde das erste Ziel am Speicherplatz C1O liegen, wenn die Information über das/zweite Ziel, in den Speicherplatz CI eingespeichert wird« Entsprechend verschoben würde auch die Auslesung bei den Speicherplätzen C126, bis C128 erfolgen.

Eine Möglichkeit, dLe Zahl der Anzapfungen bei den auszulesenden Speichersteilen zu verringern, ist dadurch gegeben, daß für ein einziges. Ziel nacheinander oder gleichzeitig mehrere Speicherplätze am Eingang des. Schieberegisters 11a belegt werden. Sind z.B., für ein Ziel die Speicherplätze C1, C2 und C3 belegt worden, so erscheinen nacheinander bei nur einer Anzapfung, z.B. an CI27»· drei Ausgangssignale,, und es ist somit ein Winkerbereich von 3 · 2*8 = 8,4° gekennzeichnet, der von 357,2° bis 348,8° reicht» Werden mehrere Anzapfungen verwendet und das ■ KTI-Video mehrfach eingeschrieben,, so kann der Abfragebereich entsprechend dem ¥ert des Produktes aus belegten Spei eher stellen und Anzapfungen verbreitert werden. Bei drei eingangs belegten Speicherstellen und zwei Anzapfungen am Ende des Schieberegisters ist der WInkelbereieh 3 * 2 -/2_r8".= 16,8° breit.

Von besonderer Bedeutung 1st der durch die Erfindung aufgezeigte Weg bei Zusammenarbeit mit Zielverfolgungsradargeräten. In diesem Fall ist eine möglichst rasche Erfassung von Zielen und eine sichere Freund-Feind-Identifizierung besonders notwendig. """" ; ^; -:-:

Zur Erläuterung der in" diesem Zusammenhang wesentlichen Gesichtspunkte wird auf Fig. 5 Bezug genommen. Dort ist der Standort der Radaranlage (bestehend aus Primärradar, Sekundärradar und Zielfölgeradar) mit RA bezeichnet. Die Waffe, welche mit dem Zielfolgeradar gekoppelt ist, soll einen Wirkungsbereich (Bekämpfungsreichweite). SB₁, z.B. von mehreren Kilometern,haben. Die Grenze zwischen, dieser Bekämpfungsreichweite und diem außerhalb liegenden Gebiet, ist durch den Kreis-

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SB
bogen/angedeutet. Durch die Linie FB ist die Flugbahn eines beobachteten Bewegtziels, z.B. eines Flugzeuges, dargestellt, wobei der Einfachheit halber angenommen ist, daß es sich um eine gerade Flugbahn handelt. Auf dieser Flugbahn sind eine Reihe von Punkten angegeben, die folgende Bedeutung haben:

EP = der Punkt, an dem das Primär radar ge rät der Radaranlage RA das Bewegtziel erstmals erfaßt,

IP = der Punkt, an dem die Freund-Feind-Identifizierung eindeutig abgeschlossen ist,

VP = der Punkt, an dem spätestens mit der Aufschaltung des Zielfolgeradars auf ein Bewegtziel begonnen v/erden muß, damit beim Erreichen der Bekämpfungsreichweite sofort mit der Bekämpfung begonnen werden kann,

SK = die kritische Entfernung, bei der die Verfolgung durch das Zielfolgeradar beginnen muß, wenn beim Punkt BP nach der Reaktionszelt die Zielerfassung beendet sein soll,

SE = der Weg während der Reaktionszeit,

BP = der Punkt, an dem die Bekämpfungsreichweite erreicht "wird,

"WP = der Punkt, an dem das Bewegtziel seine größte Annäherung an die Radaranlage RA erreicht und sich von da an wieder von der Anlage entfernt.

Nimmt man an, daß der Weg pro Antennenumdrehung. 4SA beträgt, so ergibt sich bei einer Abfrage vor dem Punkt VP maximal ein Winkel ß1, um welchen ein Ziel von einer Umdrehung zur anderen seinen Azimutwinkel ändern kann. Bei einer ZIeI-

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erfassung weiter außerhalb von VP wäre der entsprechende Winkel ß kleiner, als 01, so daß 01 als Grenzwert angesehen v/erden kann. Es genügt somit, u.U. bei Erfassung von Zielen außerhalb des Punktes VP eine Korrektur der Läge des Abfragebereiches um maximal 01 vorzunehmen, um unter allen Umständen eine sichere Erfassung durch Abfragesignale zu gewährleisten. Es gelten hier die im Zusammenhang mit Fig. 2 angestellten Überlegungen. _: ~

Wenn ein anfliegendes Ziel, z.B..ein Tiefflieger, erst wesentlich später erfaßt wird, ergibt sich ein wesentlich größerer Winkel Q-. Im mittleren Teil der Flugbahn FB ist ein derartiges Beispiel eingezeichnet und "der Winkel für den gleichen zurückgelegten Weg von ÄSA mit QZ bezeichnet. Während somit ' bei weiter entfernten Flugzielen (außerhalb von VP) gegebenenfalls mit einem einheitliehen Winkel ß1 gearbeitet werden kann, soll bei der erstmaligen Erfassung von näheren. Zielen, z.B. von Tieffliegern, entfernungsabhängig eine größere Winkelkorrektur ß2 erfolgen, damit der Abfragebereich OC die richtige räumliche Lage für einen möglichst vollständigen Abfragevorgang aufweist-.

Darüber hinaus ist der Winkel ß auch, davon abhängig, wie weit der V/echselpunkt WP von der Radaranlage RA entfernt liegt. Bei größerer Annäherung an die Radaranlage RA werden die Winkel ß kleiner, bei größerer Entfernung von RA dagegen größer.

Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß Ziele, die weit außerhalb der BekämpfungsreichweLte SB an der Radaranlage RA vorbeifliegen (beispielsweise angedeutet durch den Wechselpunkt WP1) nicht erfaßt zu werden brauchen, weil sie mit der dieser Radaranlage zugeordneten Waffe ohnehin nicht bekämpft werden können. .

Sobald ein Bewegtziel nach einer ausreichenden Zahl von Abfragen sicher als "Freund" erkannt ist, braucht dieses Ziel

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nicht mehr abgefragt zu werden. Es ist deshalb zweckmäßig, in Fig. 3 von der Auswerte- und Anzeigeeinrichtung 7 aus nach einer eindeutigen Freundidentifizierung den zugehörigen Winkel ü>1 in der Speicher- und Steuereinrichtung 11 zu löschen und dadurch weitere Abfragen in dieser Richtung zu unterbinden.

Umgekehrt ist bei erstmaliger Erfassung eines Zieles in nur sehr geringer Entfernung, d.h. z.B. zwischen VP und der Bekämpfung sr eichweite SB, zweckmäßig das Feuerleitradar sofort auf dieses Bewegtziel aufzuschalten, auch wenn noch nicht eindeutig feststeht, ob es sich um ein Freund- oder ein Feindziel handelt. Bis die Reaktionszeit entsprechend dem Weg SE nach Fig. 5 vergangen ist, kann üblicherweise auch die Freund-Feind-Identifizierung mittels des Sekundärradargerätes abgeschlossen werden und, je nachdem, wie diese Identifikation ausgeht, wird die Bekämpfung des Bewegtzieles eingeleitet (Feindidentifizierung) oder unterlassen (Freundidentifizierung). Die Auslösung der Abfragesignale im richtigen Winkel Ψ1 wird hierbei zweckmäßig ebenfalls direkt vom Feuerleitradar vorgenommen.

5 Figuren
20 Patentansprüche

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Claims

P a t e η ta η s ρ r ü c h e

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^;, 1 .· Radaranordnung unter Verwendung eines mit rotierender oder "~ ' schwenkbarer Antennenkeule und mit Dopplerauswertung arbeitenden Primärradärger ate s und eines mit .einer rotierenden oder schwenkbaren, schmalen Antennenkeule ausgestatteten Sekundärradargerätes, wobei zwischen der ÜberStreichung eines erfaßten Zieles durch die Keule der Primärradarantenne und der Erkennung dieses Zieles bei der Zielauswertung im Empfänger des Primärradargerätes eine .gewisse Zeitspanne (Verarbeitungszeit) vergeht, da d u r c h g e k e ii;η ζ e i c h η e t , daß eine Speichereinrichtung (11a) vorgesehen ist, welche" die Azimutwinkellage eines vom Primärradarempfängers: (PR) erfaßten Zieles (Z) festhält, und daß Abfragesignale des Sekundärradarsenders (8) mittels dieser Speichereinrichtung (Ha) zugeordneten Steuermitteln ("11b)" erst dann für einen bestimmten Abfragebereich ( QL) ausgelöst "werden, wenn die Antennenkeüle (SKI, SK2) des Sekundärradargerätes sich dem erfaßten "Ziel '("Z) erneut nähert.

2. Radaranordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η η zeichnet, daß der Abfragebereich (Ct) so breit gewählt ist, daß eine für die gewünschte Antwortwahrsehein- _, lichkeit ausreichende Zahl von Antwortsignalen ausgelöst werden. " ^: .-,.,-■■■*-' :

3- Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u r c h g e k e η η ζ eic h η e t , daß der Abfragebereich ( Ct ) gleich oder größer gewählt ist als die wirksame Breite (J*) der Abfragekeule (SK1, SK2).

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4. Radar anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine - durch Bewegung eines Zieles innerhalb einer Antennenumdrehung verursachte Azimut-Winkeländerung als Korrekturwert (ß)' beim Abfragebereich (ot) berücksichtigt ist.

5· Radar anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß bei derFestlegung der Lage des Abfragebereichs (CC) eine von einer Antennenumdrehung zur anderen durch eine Tangentialbewegung des Zieles verursachte Winkeländerung zielspezifisch als Korrekturv/ert (ß) berücksichtigt ist, ohne daß dabei der tatsächliche Abfragebereich vergrößert wird (Fig. 2b).

6. Radaranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Festlegung der Breite des Abfragebereiches [OC) eine von einer Antennenumdrehung zur anderen durch eine Tangentialbewegung des Zieles verursachte Winkeländerung zielspezifisch als Korjrekturwert (ß) berücksichtigt und der Abfragebereich entsprechend verbreitert ist.

7. Radaranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbreiterung des Abfragebereiches (Oi)' um den Korrekturwert (ß) beiderseits des Abfragebereiches (CC) vorgenommen wird (Fig. 2c).

8. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Winkeländerung (ß1 bis ßn) eines Bewegtzieles innerhalb einer Antennenumdrehung entfernungsabhängig festgestellt und zielspezifisch bei der Festlegung des Abfragebereiches (ot ) als Korrekturwert einbezogen ist.

9. Radar anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die

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Antennenbewegung erfassender Zähler (10) vorgesehen ist, der die jeweils von der Antennenanordnung (1, 2, 3) eingenommene Winkellage (ψ) fortlaufend bestimmt, und daß bei Auftreten eines Zielechosignals im Primärradarempfänger (6) der zugehörige Winkelwert in der Speichereinrichtung (11) festgehalten und bei der nachfolgenden ZielüberStreichung zur Auslösung der Abfragesignale benutzt wird. .

10. Radaranordnung nach Anspruch 9ι da durch g e k e η η ζ e i c h η e t', daß der vom Zähler (10) gelieferte Winkelwert von Anfang an um den der Verarbeitungszeit (At) entsprechenden Winkel (Δψ) korrigiert ist.

11. Radar anordnung nach Anspruch 9> d a d u r eh. g e k e η η -zeichnet, daß der Zähler (10) als Taktgeber für ein Schieberegister (11a) dient, daß in die erste Speicherstelle .-(CI-) des Schieberegisters (11a) bei Auftreten eines . Ausgangssignals am Primärradarempfänger (6) ein Signal eingespeichert wird und daß eine oder mehrere Anzapfungen in einem solchen Abstand vom Eingang des Schieberegisters (11a) vorgesehen sind, daß die gewunschte winkelrichtige Zi elabfrage gewährleistet ist. ,

12. Radaranordnung nach Anspruch 11, da d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß für ein von dem Primärradarempfanger (6) erfaßtes Ziel mehrere Speicherplätze am Eingang des Schieberegisters (11a) belegt sind und dadurch die Breite und/oder die Lage des AbfragebereieheS;verändert ist.

13. Radaranordnung nach Anspruch 11 oder 12, d ad u r c h gek ennz eichnet, daß zur Änderung der Breite oder der Lage des Abfragebereiches am Ausgang des Schieberegisters ( 11a) Anzapfungen vorgesehen sind, die durch Schaltmittel (12) zu- öder abschaltbar sind.

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14. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abstrahlung der Primärradar-Sendesignale und der Sekundärradar- Abfrage signale ein gemeinsamer Reflektor (-1) mit zwei getrennten Erreger systemen (2, 3) verwendet wird.

15· Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragesignale zur Freund-Feind-Identifizierung verwendet sind.

16. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Feuerleitradargerät vorgesehen ist, das die vom Primärradar und vom Sekundärradar in einer Suchphase über ein Ziel ermittelten Daten übernimmt und daraufhin die Zielverfolgung aufnimmt.

17. Radaranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet , daß bei mehreren erfaßten Bewegtzielen für die Abfrage nur diejenigen Bewegtziele ausgewählt wer den, welche auf Grund ihrer Bewegungsrichtung voraussichtlich die Bekämpfungsreichweite der Waffe des Feuerleitradars erreichen werken, 'während die voraussichtlich außerhalb verbleibenden Ziele nicht abgefragt werden.

18. Radaranordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet , daß ein nach Abfragen als "Freund" erkanntes Bewegtziel nicht mehr abgefragt wird.

19. Radaranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstmalig in geringer Entfernung (z.B. Tiefflieger) vom Primärradar erfaßtes Bewegtziel bereits während der Abfrage und

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noch vor einer sicheren Freund-Feind-Identifizierung vom Feuerleitradar verfolgt wird. \

20. Radaranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß nach Aufschaltung des Feuerleitradars auf ein Bewegtziel (■Verfolgungsphase) die Steuerung der Auslösung der Abfragesignale für das erfaßte Bewegtziel nicht mehr über,das Primärradargerät V sondern über das Feuerleitradar erfolgt, das beim entsprechenden/Azimutwinkel den Sender des Sekundärradargerätes in einem entsprechenden Abfragebereich (Ct) auslöst. ■ . ' '"-".-

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