DE2353503B2 - Primaerradar-sekundaerradar-anordnung mit gewisser verarbeitungszeit bei der echo-dopplerauswertung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaranordnung mit einem mit rotierender oder schwenkbarer Anten- \o nenkeule und mit Dopplerauswertung arbeitenden Primärradargerät und einem mit einer rotierenden oder schwenkbaren, schmalen Antennenkeule ausgestatteten Sekundärradargerät, bei der 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.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 52 103 ist ein Primärradargerät bekannt, das eine erste Antenne zur Bestimmung des Azimuts und eine zweite Antenne zur Bestimmung der Elevation eines Ziels aufweist. Die Auslösung des Senders für die Bestimmung des Elevationswinkels erfolgt durch eine Torschaltung, 4s welche in dem Augenblick geöffnet wird, in welchem am Ausgang des Empfängers des Azimut-Radargerätes ein Echoimpuls auftritt. Diese Art der Verknüpfung hat bei sehr schnell drehenden Antennen mit sehr schmalen Strahlungskeulen im Azimut den Nachteil, daß die Abtastung der Elevation zu spät erfolgt, wenn die Verarbeitungszeit im Azimut Radargerät einen gewissen Wert überschreitet. Eine relativ lange Verarbeitungszeit ergibt sich immer dann, wenn Dopplerfilter verwendet werden, weil deren Einschwingdauer berücksichtigt werden muß. Aus diesem Grunde ist auch bei der bekannten Anordnung im Azimut-Radargerät von der Anwendung von Dopplerfiltern nicht die Rede.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 77 950 ist ein Radarsystem für die dreidimensionale Zielpositionsbe- ho Stimmung bekannt, bei dem ein Azimut-Radargerät fortlaufend eine Zielbestimmung vornimmt. Die Abtastung in der Elevation mittels einer zweiten Antenne wird nur dort vorgenommen, wo auf Grund der Messung mit dem ersten Radargerät ein Ziel festgestellt ιλ worden ist.

Bei Sekundärradargeräten im Rahmen der Luftraumüberwachung und Flugsicherung ist es üblich, die Abfragesignale fortlaufend mit einem festgelegten Abfragetakt auszusenden. Bei der Zusammenarbeit mit Primärradargeräten ist es darüber hinaus bekannt, sine 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, 1971, S.35 und 36). Die Antennen beider Systeme sind dabei gleich ausgerichtet, und die Abfragesignale werden unabhängig davon ausgesandt, ob vom Primärradar Ziele erfaßt werden oder nicht Dadurch 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 durch nichtsynchrone bzw. sich überlappende Antwortsignale (»fruit« und »garbling«).

Aus der deutschen Auslegeschrift 20 19 202 ist es bekannt, die Abfragesignale eines Sekundärradargerätes kurz vor den Sendeimpulsen eines zugehörigen Primärradargerätes abzustrahlen. Um eine zeitrichtige Zusammenführung der Echosignale und der Antwortsignale ein und desselben Zieles zu gewährleisten, werden die Antwortsignale im Empfänger des Abfragegerätes einer entsprechenden Verzögerung unterworfen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 51 916 ist es bekannt, ein Antwortsignal erst dann abzustrahlen, wenn ein vom Primärradargerät herrührendes Sendesignal beim Antwortgerät eintrifft. Dabei kann die Aussendung des Antwortsignals in einem systemmäßig derart festgelegten Zeitraum erfolgen, daß die zeit- und damit entfernungsmäßige Zuordnung von Primärradar- und Sekundärradar-Empfangssignalen gewährleistet ist.

In allen vorgenannten Fällen erfolgt die Abstrahlung der Abfragesignale unabhängig von der Erfassung eines Zieles, d. h. fortlaufend mit einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz.

Aus der deutschen Patentschrift 12 63 872 ist ein Flugüberwachungssystem bekannt, bei dem jedem Flugzeug ein bestimmter Zeitabschnitt derart zugeordnet ist, daß jedes Flugzeug nur in dem ihm zugeordneten Zeitabschnitt Abfragesignale empfängt und Antwortsignale aussendet. 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 bleibt unverändert.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 48 740 ist eine Radaranordnung bekannt, die ein Primärradar und ein Sekundärradar aufweist. Da entgegen der üblichen Betriebsweise derartiger kombinierter Radargeräte eine Synchronisation zwischen den beiden Geräten dort nicht mehr vorausgesetzt wird, müssen besondere Maßnahmen zur Zuordnung der von beiden Geräten gewonnenen Zielinformationen getroffen werden. Diese bestehen darin, daß ein Winkelwertspeicher vorgesehen ist, der z. B. an das Primärraiiargerät angeschlossen wird. In diese Winkelwertspeicher werden die vom Primärradargerät gewonnenen Zieiinformationen eingespeichert. Die vom Sekundärradargerät gewonnenen Zielinformationen werden mittels einer besonderen Winkelwert-Zuordnungseinrichtung mit den Informationen im Winkelwertspeicher verknüpft. Dadurch

lassen sich die Informationen über ein und dasselbe Ziel, welche mittels der beiden Geräte gewonnen werden, zusammenführen.

Bei Sekundärradargeräten besteht der Wunsch, gezielte Abfragen nur in eine bestimmte Richtung abzustrahlen, in denen vom Primärradargerät ein Ziel erfaßt worden ist. Bei entsprechend breiten Strahlungskeulen der Sekundärradarantenne und entsprechend langsamer Bewegung der Antenne ist dies ohne allzugroße Schwierigkeiten möglich. Werden jedoch sehr schnell sich bewegende Antennen mit sehr schmalen Strahlungskeulen benutzt, so treten für die Auslösung richtungsselektiver Abfragen Schwierigkeiten ein. Bisher wurden diese Schwierigkeiten dadurch umgangen, daß bei schnell sich bewegenden Antennen mit schmaler Antennenkeule der Abfrageantenne die Abfragesignale fortlaufend abgestrahlt wurden, d. h., eine richtungsselektive Abfrage konnte nicht durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie diese bei schnell bewegten, schmalen Antennenkeulen des Abfragegerätes auftretenden Schwierigkeiten im Zusammenhang mit einer richtungsselektiven Abfrage eines Zieles vermieden werden können. Gemäß der Erfindung, welche sich auf eine 2s Radaranordnung der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß bei so groß gewählter Geschwindigkeit der Bewegung der Antennenkeule und in Relation hierzu so gering gewählter Breite der Antennenkeule des Sekundärradargerätes, daß infolge der Verarbeitungszeit gezielte Abfragen in Richtung eines vom Primärradarempfänger erfaßten Zieles infolge der zwischenzeitlich erfolgten Bewegung der Antennenkeule nicht mehr durchführbar sind, 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 mit einer zu großen Zahl von Abfragen verbundenen Schwierigkeiten können 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-Fein-ldentifizierung (»IFF«) Verwendung finden.

Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung sind an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Lage der Strahlungsdiagramme für zwei verschiedene Zeitpunkte,

F i g. 2a, 2b, ic schematische Darstellungen der Abfragebereiche,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Radaranordnung nach der Erfindung,

Fig.4 Einzelheiten eines Schieberegisters zur Winkelsteuerung der Abfragen,

F i g. 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 Weise können für die Sekundärradargeräte sehr schmale Abfragebereiche realisiert werden, so daß nur in einem bestimmten Winkelbereich Antwortsignale ausgelöst werden. Nähere Einzelheiten dieser bekannten Möglichkeiten der Verwendung schmaler Abfrage-Strahlungskeulen sind in dem Buch von P. H ο η ο 1 d, »Sekundär-Radar«, S. 52 und 53, beschrieben. Dabei wird bevorzugt von der Technik der sogenannten Monopulsantennen Gebrauch gemacht.

Bei den Strahlungskeulen (Strahlungsdiagrammen) PK, SKI, SK2 zeigt die Mittelachse MA (strichpunktierte Linie) den z. B. auf Nord N bezogenen Azimutwinkel φ2. Dabei ist eine Drehrichtung 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 PK'. SK Γ, SK 2') zeigte die Mittelachse MA' der Strahlungskeulen in die Richtung des Winkels φί. Nimmt man an, daß in dieser Richtung des Azimutwinkels φΐ ein neu in den Überwachungsraum 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 Schwellenwerte 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 SK 2 der Primärradar- und Sekundärradarantennen bereits in die Richtung <p2 zeigen, wenn das Ziel Z aus der Azimutlage φί als solches erkannt ist. Würden bei dieser Ausrichtung der Strahlungskeulen SK 1 und SK 2 Abfragesignale ausgesandt, so wurden sie vom Ziel Z wegen der geringen Breite von SK1 und SK 2 nicht aufgenommen und könnten deshalb auch keine Antwortsignale auslösen Die Abfragesignale müßten praktisch über den ganzen Umlaufbereich fortgesetzt werden, bis erst bei der nächsten Zielüberstreichung Antwortsignale ausgelöst wurden. 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 und gibt einem Gegner die Möglichkeit die eigenen Abfragen über längere Zeil abzuhören.

Zwischen der Verarbeitungszeit des Primärradargerätes at, bis zu einer sicheren Zielanzeige, und der in der Zwischenzeit erfolgten Winkeländerung Δφ gilt bei einer Umdrehungszeit von T der Antennenkeulen die Beziehung

Ii =

I₇-T
360

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 φΐ entspricht. Einzelheiten zur in diesem Zusammenhang wichtigen Frage der Antwortwahrscheinlichkeit sind bekannt und in dem Buch »Sekundär-Radar« von P. H ο η ο 1 d auf den S. 63 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 an Hand von F i g. 2 zu sehen ist. Hier ist für das Ziel Z nach Fig. 1 ein Winkelsektor WS 1 (Mittelachse MA 1) der Breite γ angedeutet, in dem auf Grund der Strahlungskeulen SKi und SK 2 Abfragesignale ausgesandt werden, die Antwortsignale auslösen können. Dieser Winkelsektor WSi zeigt die Lage der wirksamen Breite der Antennenkeule der Abfrageantenne zu Beginn des Abfragevorganges. Wenn die Strahlungskeule die durch den Winkelsektor WS 2 (Mittelachse MA 2) angedeutete Lage erreicht hat, kann die Aussendung von Abfragesignalen beendet werden. Der wirksame Abfragebereich hat somit eine Breite von <x. Er beginnt bei

7i

und endet bei

Der Abfragebereich α ist zweckmäßig gleich oder größer gewählt als die wirksame Breite γ der Abfragekeule.

Bei der Ditnensionierung des Abfragebereichs α ist jedoch auch zu berücksichtigen, daß das Ziel Znach der Erfassung durch Primärradar bis zur Abfrage eine bestimmte Bewegung durchgeführt haben kann, so daß hier unter Umständen zusätzliche Überlegungen Platz greifen müssen.

Zur Erläuterung dieser Zusammenhänge ist in F i g. 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 ZI bezeichneten Stelle liegt. Werden in diesem Fall die ersten Abfragesignale ausgesandt (Antennendrehung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn vorausgesetzt), wenn die Abfragekeule die durch den Winkelsektor WS 1 dargestellte Lage hat, so kann das Ziel Zl (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 Abfragesignalen erreicht. Zwar werden im Verlauf der Schwenkung später im Bereich des Winkelsektors WS 2 bei dem Ziel in der Lage Zl Antworten ausgelöst Die Zahl dieser Antworten erreicht jedoch nicht den Wert, den das Ziel Z bei einer vollen Verschiebung des Winkelsektors VKSl in die Stellung des Winkelsektors WS 2 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 WSl in die Stellung des Winkelsektors WS2 diese zehn Abfragesignale empfangen und bei richtiger Auswertung auch zehn richtige Antwortsignale abgeben.

In der Stellung Zl 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

ι ο 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 Umdrehung zur anderen um den Wert

is ASA 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 φί infolge der Bewegung des Zieles Z in die Stellung Zi zu verändern wäre, mit β bezeichnet. Der gesamte Abfragebereich λ müßte demnach um β 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, z. B. bei Bewegung nur in radialer Richtung. In Kenntnis der Geschwindigkeit, der Entfernung und der

w Bewegungsrichtung eines Zieles kann somit der Wert von β für eine Antennenumdrehung ermittelt und der Abfragebereich um β verschoben werden. In diesem in F i g. 2b schraffiert angedeuteten Fall bleibt die Breite des Abfragebereiches mit ot, unverändert erhalten, während ein gewisser Aufwand für die Ermittlung von β 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 β zu ermitteln und diesen bei der Bestimmung der Lage des Abfragebereiches so einzubeziehen, daß der anfängliche Abfragebereich beiderseits um den Winkel β vergrößert wird. Ein Beispiel hierfür ist in F i g. 2c schraffiert dargestellt. Der Gesamtabfragebereich beträgt jetzt α + 2 β. Es ist aber auch möglich, bei bekannter Bewegungsrichtung die Verbreiterung nur einseitig auf λ + β vorzunehmen. Ersteres setzt 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.
Legt man eine bestimmte tangentiale Zielgeschwin-

ss digkeit zugrunde (als Maximalwert), so kann der Winkel β 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 r, Entfernungsbereiche auch η Winkel ßi bis ßn berechnet werden. Die Korrektur der Breite des Abfragebereiches kann somit in einfacher Weise zielentfemungsabhängig gesteuert werden, weil β 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 korrespon-

dierenden Korrekturwinkels ßi bis ßn sofort zur Verfugung steht.

In F i g. 3 ist in schematischer Darstellung der Aufbau einer aus einem Primärradargerät und einem Sekundärradargerät bestehenden Radaranordnung wiedergege- ben. 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 i. Dementsprechend werden beide Antennensysteme auch mechanisch in gleicher Weise miteinander um die gemeinsame Drehachse um den Azimutwinkel φ 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 bekannt und wird deshalb nicht näher erläutert. Der Empfänger 5 des Sekundän adargerätes ist an das Leitungssystem 4 angekoppelt, ebenso wie der Empfänger 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. An Stelle eines Bildschirms können auch digitale Radardatenauswerteeinrichtungen, z. B. Rechner od. dgl., verwendet werden.

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

Von dem Leitungssystem 4 wird ein Zähler 10 für den Azimutwinkel ψ 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 F i g. 1 strichpunktiert angedeutet und mit MA bezeichnet). Vom Zähler 10 gelangt die fortlaufende A^imutwinkelinformation zu einer Speicher- und Steuereinrichtung 11, welche zusätzlich mit dem Ausgang des Primärradarempfängers 6 verbunden ist. Sobald in einem bestimmten Azimutwinkel φ2 ein Echosignal eines Bewsgtzieles am Ausgang des Primärradarempfängers 6 ausgegeben wird (die Verarbeitungszeit At für die Primärradarechosignale ist also bereits vergangen), gelangt ein Steuersignal von 6 zu der Speicher- und Steuereinrichtung 11. Diese Speicherund Steuereinrichtung 11 bestimmt und speichert, ausgehend vom Winkel φ2, den Winkel φί, unter dem das Ziel Z nach F i g. 1 tatsächlich von dem Primärradargerät erfaßt wurde, d. h., es korrigiert die augenblickliehe Winkelstellung g>2 nach F i g. 1 um den der Verarbeitungszeit At entsprechenden Winkel Αφ für die Primärradarechosignale.

Es ist auch möglich, von vornherein den Zähler 10 um Δφ zu verstellen, so daß ein Ausgangssignal des Empfängers 6 bereits unmittelbar den richtigen Winkelwert φ\ markieren kann.

Darüber hinaus ist in dieser Speicher- und Steuerein

richtung 11 die Information über die Breite α de Abfragebereiches enthalten. Falls erforderlich, könne: auch die zielspezifischen Korrekturen um den Winkelj hier mit eingespeist werden. Dies ist gestrichelt durcl die von der Auswerte- und Anzeigeeinheit, z. B. dei Bildschirm 7, zur Speicher- und Steuereinrichtung 1 verlaufende Leitung angedeutet, weil bei 7 dii Zielentfernung und/oder die Zielgeschwindigkeit al; information vorliegt.

Sobald die Antenne bei der nächsten Umdrehun; (d. h. nach Vollendung einer Umdrehung) erneut in di< Nähe des erfaßten Zieles Z (bzw. bei Korrektur in di< Nähe von Zl) kommt, wird unter Berücksichtigung de Breite des Abfragebereiches « von der Speicher- unc Steuereinrichtung 11 durch Vergleich zwischen Istwer φ und gespeichertem Wert ψ\ der Sekundärradarsendei 8 angesteuert, und es werden über die Strahleranord nung 3 Abfragesignale gezielt nur in denjeniger Abfragebereich λ ausgesandt, in welchem das vorhei vom Primärradar erfaßte Ziel Zbzw. Z1 liegt.

Nach Erfassung eines Zieles durch die in einerr Rundsicht- oder Sektorbereich arbeitende Antennenan Ordnung I, 2, 3 kann eine Zielverfolgungsantenne Ii eingeschaltet werden, welche dsm Bewegtziel mit hohei Genauigkeit folgt. Die Aufschaltung kann automatiscr oder durch eine Bedienungsperson am Bildschirm / erfolgen. Die Auswerteschaltung des Zielverfolgungsra dars ist mit 14 bezeichnet. Da bei der Zielverfolgung dei tatsächliche Azimutwinkel ψΐ des Zieles fortlaufend mi: hoher Genauigkeit bestimmt wird, kann zweckmäßiger weise die Steuerung der Abfrage des so erfaßten Zieles nur noch vom Zielverfolgungsradar aus erfolgen. Dabei kann mit dem schmalen Abfragebereich α gearbeitet werden, und j3-Korrektoren sind hierbei nicht mehr erforderlich. Die Winkelinformation über die exakte Ziellage wird zweckmäßig vom Empfänger 14 des Zielverfolgungsradars aus an die Speicher- und Steuereinrichtung 11 gegeben, und von dort aus wird dann 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 erfassenden Zähler 10 werden Taktimpulse erzeugt, wobei eine volle Umdrehung in entsprechend viele kleine Winkelabschnitte quantisiert wird. Als Beispiel sie angenommen, daß die Quantisierung auf 128 Winkelabschnitte erfolgt, so daß jeder Winkelabschnitt 350 /128 = 2,8° umfaßt. Bei einer vollen Umdrehung wurde somit für dieses Beispiel der Winkelzähler 10 nacheinander insgesamt 128 Takte erzeugen Diese Taktimpulse werden einem Schieberegister lla zugeführt, das mindestens 128 Speicherplätze Ci bis C128 enthalt 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 derartige Speicherplätze C 129 und C130 dargestellt. Das vom Ausgang des Pnmärradarempfängers 6 bei Erfassung eines Bewegtzieles erzeugte »MTI«-Videosignal wird an den Speicherplatz CI des Schieberegisters lla angelegt und bei dem nachfolgenden Zählertakt als eine binare »1« m diese Speicherstelle eingeschrieben. Beim nächster. Winkel-Zählertakt wird der Speicherplatz Cl belegt, beim dritten Winkeltakt der Speicherplatz C3 usw Nach einer vollen Umdrehung ist die binäre »1« voll durchgeschoben und somit der Speicherplatz C128 belegt.

Je nachdem, an welchem der Speicherplätze Abgriffe angebracht werden, kann ein bestimmter Winkelbereich gekennzeichnet werden. Im vorliegenden Beispiel ist durch die dick ausgezogenen Linien an den Speicherplätzen C126, C127 und C128 angedeutet, daß hier die eingespeicherte bzw. durchlaufende Information ausgelesen wird. Dieses Auslesen erfolgt gegenüber dem Einspeichervorgang vom Primärradarempfänger 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 ψ\ ( Fig. 1), welcher 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° angesteurt 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 3t>0° reichen.

Sollte darüber hinaus eine spezielle zielspezifische :s entfernungs- und/oder geschwindigkeitsabhängige Korrektur um den Winke! β erfolgen, wie an Hand von F i g. 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 üb betätigt werden können. Die Information über die Größe des Winkels β 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 Bildschrim 7, gewonnen und der Steuereinrichtung 116 zugeführt werden. Diese Steuereinrichtung öffnet die Schaltdioden 12 derjenigen Speicherplätze, welche den gewünschten Winkelwert ergeben. Die Ausgabe der von der Steuereinrichtung 11ύ 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 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 C10 liegen, wenn die Information über das zweite Ziel in den Speicherplatz C1 eingespeichert wird. Entsprechend verschoben würde auch die Auslesung bei den Speicherplätzen C 126 bis C128 erfolgen

Eine Möglichkeit, die Zahl der Anzapfungen bei den auszulesenden Speicherstellen zu verringern, ist dadurch gegeben, daß für ein einziges Ziel nacheinander _Ss oder gleichzeitig mehrere Speicherplätze am Eingang des Schieberegisters 1 la belegt werden. Sind z. B. für ein Ziel die Speicherplätze Cl, C2 und C3 belegt worden, so erscheinen nacheinander bei nur einer Anzapfung, z. B. an C127, drei Ausgangssignale, und es ist somit ein Winkelbereich von 3 ■ 2,8° = 8,4° gekennzeichnet, der von 357.2 bis 348,8° reicht. Werden mehrere Anzapfungen verwendet und das »MTI«-Video mehrfach eingeschrieben, so kann der Abfragebereich entsprechend dem Wert des Produktes aus belegten Speicherstellen und Anzapfungen verbreitert werden. Bei drei eingangs belegten Speicherstellen und zwei Anzapfungen am Ende dss Schieberegisters ist der Winkelbereich 3 ■ 2 ■ 2,8° = 16,8° breit.

Von besonderer Bedeutung ist 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 Zielfolgeradar) mit RA bezeichnet. Die Waffe, welche mit dem Zielfolgeradar gekoppelt ist, soll einen Wirkungsbereich (Bekämpfungsreichweite) SB, z. B. von mehreren Kilometern, haben. Die Grenze zwischen dieser Bekämpfungsreichweite und dem außerhalb liegenden Gebiet ist durch den Kreisbogen SB angedeutet. Durch die Linie FB ist die Flugbahn eines beobachteten Bewegtziels, z. B. eines Flugzeugs, 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 Primärradargerät 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 werden 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 Reaktionszeit die Zielerfassung beendet sein soll,

SF der Weg während der Reaktionszeit,

BP der Punkt, an dem die Bekämpfungsreichweite erreicht wird,

VVF der Punkt, an dem das Bewegtziel seine größte Annäherung an die Radaranlage RA erreichi und sich von da an wieder von der Anlage entfernt.

Nimmt man an, daß der Weg pro Antennenumdrehung Δ SA beträgt, so ergibt sich bei einer Abfrage voi dem Punkt VP maximal ein Winkel ßi, um welchen eir Ziel von einer Umdrehung zur anderen seiner Azimutwinkel ändern kann. Bei einer Zielerfassung weiter außerhalb von VP wäre der entsprechend« Winkel β kleiner als ßi, so daß ßi als Grenzwer angesehen werden kann. Es genügt somit, untei Umständen bei Erfassung von Zielen außerhalb de: Punktes VPeine Korrektur der Lage des Abfrageberei ches um maximal /31 vorzunehmen, um unter aller Umständen eine sichere Erfassung durch Abfragesigna Ie zu gewährleisten. Es gelten hier die im Zusammen hang mit F i g. 2 angestellten Überlegungen.

Wenn ein anfliegendes Ziel, z. B. ein Tiefflieger, ers wesentlich später erfaßt wird, ergibt sich ein wesentlicl größerer Winkel ß. Im mittleren Teil der Flugbahn Fi ist ein derartiges Beispiel eingezeichnet und der Winke für den gleichen zurückgelegten Weg von ASA mit ß'. bezeichnet Während somit bei weiter entferntei Flugzielen (außerhalb von VP) gegebenenfalls mi eine.n einheitlichen Winkel ßi gearbeitet werden kanr soll bei der erstmaligen Erfassung von näheren Zieler z. B. von Tieffliegern, entfernungsabhängig eine größer

Winkelkorrektur ß2 erfolgen, damit der Abfragebereich α die richtige räumliche Lage für einen möglichst vollständigen Abfragevorgang aufweist.

Darüber hinaus ist der Winke! β auch davon abhängig, wie weit der Wechselpunkt WP von der Radaranlage RA entfernt liegt. Bei größerer Annäherung an die Radaranlage RA werden die Winkel β kleiner, bei größerer Entfernung von RA dagegen größer.

Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß Ziele, die weit außerhalb der Bekämpfungsreichweite S3 an der ι ο Radaranlage RA vorbeifliegen (beispielsweise angedeutet durch den Wechselpunkt WPi) 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 nicht mehr abgefragt zu werden. Es ist deshalb zweckmäßig, in F i g. 3 von der Auswerte- und Anzeigeeinrichtung 7 aus nach einer eindeutigen Freundidentifizierung den zugehörigen Winkel φί 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. zum Beispiel zwischen VP und der Bekämpfungsreichweite 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 φί wird hierbei zweckmäßig ebenfalls direkt vom Feuerleitradar vorgenommen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

Patentansprüche:

1. Radaranordnung mit einem mit rotierender oder schwenkbarer Antennenkeule und mit Dopplerauswertung arbeitenden Primärradargerät und einem mit einer rotierenden oder schwenkbaren, schmalen Antennenkeule ausgestatteten Sekundärradargerät, bei der zwischen der Überstreichung eines erfaßten Zieles durch die Keule der Primärra- '° darantenne und der Erkennung dieses Zieles bei der Zielauswertung im Empfänger des Primärradargerätes eine gewisse Zeitspanne (Verarbeitungszeit) vergeht, dadurch gekennzeichnet, daß bei se groß gewählter Geschwindigkeit der Bewegung der Antennenkeule (SKi, SK 2) und in Relation hierzu so gering gewählter Breite der Antennenkeule (SK 1, SK 2) des Sekundärradargerätes (8, 3, 5), daß infolge der Verarbeitungszeit (At) gezielte Abfragen in Richtung eines vom Primärradarempfänger (6) erfaßten Zieles (Z) infolge der zwischenzeitlich erfolgten Bewegung (Δφ)άζτ Antennenkeule (SK 1, SK 2) nicht mehr durchführbar sind, eine Speichereinrichtung (lla) vorgesehen ist, welche die Azimutwinkellage (φι) eines vom Primärradaremp- ^s fänger erfaßten Zieles (Z) festhält, und daß Abfragesignale des Sekundärradarsenders (8) mittels dieser Speichereinrichtung (lla) zugeordneten Steuermitteln (116) erst dann für einen bestimmten Abfragebereich («) ausgelöst werden, wenn die .ic Antennenkeule des Sekundärradargerätes sich dem erfaßten Ziel erneut nähen.

2. Radaranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfragebereich (α) so breit gewählt ist, daß eine für die gewünschte Antwort- 3s Wahrscheinlichkeit ausreichende Zah! von Antwortsignalen ausgelöst wird.

3. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfragebereich (λ) gleich oder größer gewählt ist als die wirksame Breite (γ) der Abfragekeule (SK 1, SK 2).

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

5. Radaranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Festlegung der Lage so des Abfragebereichs (<x) eine von einer Antennenumdrehung zur anderen durch eine Tangentialbewegung des Zieles verursachte Winkeländerung zielspezifisch als Korrekturwert (jS) 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 (λ) eine von einer Antennenumdrehung zur anderen durch eine Tangentialbewegung des Zieles verursachte Winkeländerung zielspezifisch als Korrekturwert (ß) berücksichtigt und der Abfragebereich entsprechend verbreitert ist.

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

8. Radaranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Winkeländerung (ßt bis ßn) eines Bewegtzieles innerhalb einer Antennenumdrehung entfernungsabhängig festgestellt und zielspezifisch bei der Festlegung des Abfragebereiches (κ) als Korrekturwert einbezogen ist

9. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Antennenbewegung erfassender Zähler (10) vorgesehen ist, der die jeweils von der Antennenanordnung (1, 2, 3) eingenommene Winkellage (φ) 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 9, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Zähler (10) gelieferte Winkelwert von Anfang an um den der Verarbeitungszeit (At) entsprechenden Winkel (Δφ) korrigiert ist.

11. Radaranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (10) als Taktgeber für ein Schieberegister (lla) dient, wobei in die erste Speicherstelle (Cl) des Schieberegisters (lla) bei Auftreten eines Ausgangssignals am Primärradarempfänger (6) ein Signal eingespeichert wird und eine oder mehrere Anzapfungen in einem solchen Abstand vom Eingang des Schieberegisters (lla) vorgesehen sind, daß die gewünschte winkelrichtige Zielabfrage gewährleistet ist.

12. Radaranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für ein von dem Primärradarempfänger (6) erfaßtes Ziel mehrere Speicherplätze am Eingang des Schieberegisters (lla) belegt sind und dadurch die Breite und/oder die Lage des Abfragebereiches verändert ist.

13. Radaranordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Breite oder der Lage des Abfragebereiches am Ausgang des Schieberegisters (lla) Anzapfungen vorgesehen sind, die durch Schaltmittel (12) zu- oder abschaltbar sind.

14. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abstrahlung der Primärradar-Sendesignale und der Sekundärradar-Abfragesignale in an sich bekannter Weise ein gemeinsamer Reflektor (1) mit zwei getrennten Erregersystemen (2,3) verwendet wird.

15. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragesignale in an sich bekannter Weise zur Freund-Feind-Identifizierung verwendet sind.

16. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Feuerleitradargerät (14, 15) vorgesehen ist, das die vom Primärradar (9, 2, 6) und vom Sekundärradar (8, 3, 5) in einer Suchphase über ein Ziel ermittelten Daten übernimmt und daraufhin die Zielverfolgung aufnimmt.

17. Radaranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren erfaßten Bewegtzielen für die Abfrage nur diejenigen Bewegtziele ausgewählt werden, welche auf Grund ihrer Bewegungsrichtung (FB) voraussichtlich die Bekämpfungsreichweite (SB) der Waffe des Feuerleit-

radars erreichen werden, während die voraussichtlich außerhalb verbleibenden Ziele nkht abgefragt v/erden.

18. Radaranordnung nach Ans^-uch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach Abfragen als »Freund« erkanntes Bewegtziel nicht mehr abgefragt wird.

19. Radanordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstmalig in geringer Entfernung (z. B. Tiefflieger) vom Primär- ι ο radar (9, 2, 6) erfaßtes Bewegtziel bereits während der Abfrage und noch vor einer sicheren Freund-Feind-Identifizierung vom Feuerleitradar (14, 15) verfolgt wird.

20. Radaranordnung nach einem der Ansprüche 16 ι bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufschaltung des Feuerleitradars (14,15) auf ein Bewegtziel (Verfolgungsphase) die Steuerung der Auslösung der Abfragesignale für das erfaßte Bewegtziel nicht mehr über das Primärradargerät (9, 2, 6), sondern über das Feuerleitradar erfolgt, das beim entsprechenden Azimutwinkel den Sender (8) des Sekundärradargerätes in einem entsprechenden Abfragebereich (λ) auslöst.