DE2353503C3 - Primärradar-Sekundärradar-Anordnung mit gewisser Verarbeitungszeit bei der Echo-Dopplerauswertung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Radaranordnung mit einem mit rotierender oder schwenkbarer Anten nenkeule und mit Dopplerausuertung arbeitenden Primärradargerät und einem nut einer rotierenden oder schwenkbaren, schmalen Antennenkeule ausgestatteten Sekund^-'jdargerät. bei der /wischen der Überstreichung enes erfaßten Zieles durch die Keule der Pnmarradarantenrie und der Erkennung dieses Zieles bei der Zielauswertung im Empfänger des Primärradar gerätes eine gewisse Zeitspanne (Verarbeitungs/eit) vergeht.

Aus der deutschen Of jnlegungsschnft 19 52 1Oi ist ein PnTiärraaargerät bekannt, das eine erste Antenne zur Bestimmung des Azimuts und eine zweite Antenne zur Bestimmung der Elevation eines Ziels aufweist Die Auslösung des Senders 'ür die Bestimmung des EievatiGP.swir.kf |ς erfolgt durch eine Torschaltung, weiche in dem Augenblick geöffnet wird, in weichem am Ausgang des ^cmpfängers des Azimut-Radargerates 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-Radargerat e.nen gewissen Wert überschreitet Eine relativ lange Verarteitungszeit ergibt Sich immer dann, wenn Dopplerfilter verwendet werden, weil deren Einschwingdauer berück sichtigt werden muu Aui diiicrr. Crur.cie :i\ ϊυ«*¹ hpi der bekannten Anordnung im A/imut-Radargerat von der Anwendung von Dopplerfiltern nu ht die Rede

Aus der deutschen Auslegeschrift !/77950 ist ein Radarsystem fur die dreidimensionale Zielpisitionsbestimmung bekannt, bei dem ein Azimut-Radargerat fortlaufend eine Zielbestimmung vornimmt. Die Abtastung in der Elevation mittels einer zweiten Antenne wird nur dort vorgenommen, wo auf Grund der Messung mit dem t.sten Radargerät ein Ziel festgestellt worden ist

Bei Sekunddrradargeräien im Kahmen der Luftraum überwachung und Flut mherung ist c· üblich die Abfragesignale fori)au!;nd mit einem festgelegten Abfragetakt auszusenden. Bei der Zusammenarbeit mit Primärradargeräten ist es darüber hinaus bekannt, eine Voreilzeit (»Pretrigger«) vorzusehen und dadurch sicherzustel'en, JaC die Antworten von einem Transponder und die Echosignale des Pnmärradargerätes etwa gleichzeitig zur Verarbeitung anliegen (»Sekun där-Radar« von P. Honold. 1971, S. 35 und ib). Die A ntennen beider Systeme sind dabei gleich ausgerichtet, und die Abfragesignale wenden unabhängig davon ausgesandt, ob vom Primärradar Ziele erfaßt werden oder nicht. Dadurch werden wegen der unterschied!) chen 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. steh überlappende Antwortsignale (»fruit« und »garbling«).

Aus der deutschen Auslegeschnft 20 19 202 ist es bekannt, die Abfragesignale eines Sekundärradaraera les kur? vor den Sendeimpulsen eines zuger. >ngen Pnmärradargerätes abzustrahlen. I'm eine zeitrichtige Zusammer.führung der Echosignale ίγΗ der Antwortsignale ein und desselben Zieles / . gewährleisten werden die Antwortsignale im Empfänger des Abf^r gegerates einer entsprechenden Verzögerung nn'erworfon

Aus de- deutschen Offenlegungsschrift 20 51 91b ist es bekannt, ein Antwortsignal erst dann abzustrahlen, wenn ein vom Primärradargcät herrührendes Sende signal beim Antwortgerät eintrifft. Dabei kann die Ausser.dur.g des Antwortsignais in einen systenimäßig derart festgelegten Zeitraum erfi'igen. da3 die zeit- und damit entfernungsmäßige Zuordnung von Pnmärradar- und Sekundärradar Empfangssignalen gewährleistet ist

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

Aus der deutschen Patentschrift I ? 03 872 ist ein Flugüberwachungssvstem bekannt, bei dem jedem F' :gzeug ein bestimmter Zeitabschnitt derart zugeordnet ist. daß /eoes Flugzeug nur in dem ihm zugeordneten Zeitabschnitt Abfragesignale empfängt und Antwortsignale aussendet. Derartige Verfahren ergeben eine wesentlich geringere Häufigkeit von Amuninsignalen. weil Antworten nicht fortlaufend, sondern nur abschnittsweise ausgelöst v/erden 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 ein j Radaranordnung bekannt, die ein Primärradar und ein Sekundärradar aufweist. Da entgegen der üblichen Betriebsweise derartiger kombinierter Radargeräte ein" Synchronisation zwischen den beiden üciäic.i -dort nicht mehr vorausgesetzt wird, müssen besondere Maßnahmen zur Zuordnung der von beiden Geräten gewonnenen Ziulinformationen getroffen werden. Diese bestehen darin, daß ein Winkelwertspeicher vorgesehen ist, der z. B. an das Primärradargerät angeschlossen wird. In diese Winkeiwertspeicher werden die vom PriiTiärradargerät gewonnenen Zielinfoimationen eingespeichert. Die vom Sekundärradargerät gewonnenen Zielinformationen werden mittels einer besonderen Winkelw^rt-Zuordnungseinrichtung mit den Informa turnen 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 to 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 κ 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 Zusammenhing mit einer richtungsselektiven Abfrage eines Zieles vermieden werden können. Gemäß der Erfindung, welche sich auf eine 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-Identifiziemng (»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,

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

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

F i g. 4 Einzelheiten eines Schieberegisters zur Winkelsteuerung der Abfragen.

F i g. 5 Einzelheiten einer Flugbahn in bezug auf eine Radaranlage mit einem Zielverfolgungsradar.

In F i g. 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 teilv/eise überlappenden Strahlungskeulen. SK1 und SK 2 gebildet. Auf diese Weise können für die Sekundärradargerate sehr schmale Abfragebereiche realisiert werden, so daß nur in einem bestimmten Winkelbereich Antwortsignale ausgelöst werden. Nähere Einzelheiten dieser bekannten Möglichkeiten der Verwendung schmaler Abfragc-Strahlungskeulen sind in dem Buch von P. Honold, »Sekundär-Radar«, S. 52 und 53, beschrieben. Dabei wird bevorzugt von der Technik der sogenannten Monopuls;inienr>en Gebrauch gemacht.

Bei den Strahlungskeulen (Sir-hlungsdiagrammcn) PK. SK I. SK 2 zeig! die Muteldchse MA (strichpunk tierte Linie) den / B. auf Nord N bezogenen Azimutwinkel φ2 Dabei ist eine Drehrichtung entge gengesetzt dem Uhrzeigersinn angenommen Neben (bevorzugt) rotierenden Strjhlungsdiagrammen kann im Sinne der Erfindung auch die Ablas,ui.g von sektorförmigen Bereichen Verwendung finden

In einer einige Zeit vorher eingenommenen Stellung (gestrichelte Strahlungskeulen PK. SK V. SK 2) zeigte die Mittelachse MA' der Strahlungskeulen in die Richtung des Winkels ςρΐ. Nimmt man sn. daß in dieser Richtung des Azimutwinkels y\ ein neu .n den Überwachungsraum eingeflogenes Ziel Z. / 3 ein Flugzeug aufgetreten ist. so benötigt das Pnmärradargerät eine bestimmte Zeit (Verarbeitungszeit), bis die eingetroffenen Echosignale /u einer Zielan/eige führen. In diese Zeit geht vor allem die Einschwingzeit von Dopplerfiltern des Pnmärradargerätes sowie Jie für die Überschreitung bestimmter Schwellenwerte notwendige Zeit ein Für jedu-s 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. SK 1 und SK 2 der Prim?rradar- und Sekundärradarantennen bereits in die Richtung q>2 zeigen, wenn das Ziel Z aus der Azimutlaje φί als solches erkannt ist Würden bei dieser Ausrichtung der Strahiungskeulen SK 1 und SK 2 Abfragesignale ausgesandt, so würden sie vom Ziel Z wegen der geringen Breite von 5Al und SK2 nicht aufgenommen und könnten deshalb auch keine Antwortsignale auslösen. Die Abfragesignaie müßten praktisch über den ganzen Umlaufbereich fortgesetzt werden, 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 und gibt einem Gegner die Möglichkeit, die eigenen Abfragen über längere Zeit abzuhören.

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

I/ =

I, · 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 fest vollständigen Umdrehung in einer Stellung auszulösen, welche dem Winkel φ\ entspricht Einzelheiten zur in diesem Zusammenhang wichtigen Frage der Antwortwahrschfcinlichkeit sind bekannt und in dem Buch »Sekundär-Radar« von P. H ο ho Id auf den S. 63 bis 68 erläutert. In der Praxis wird zur Erzielung einer sicheren Identifizierung ein größerer Abfragebereich benötigt, >u;.r jedoch stets nur in einem schmalen Bereich beiderseits des Zieles Zzu liegen braucht, wie an Hand von Fig.2 2ü sehen ist Hier ist für das Ziel Znach Fig. 1 ein Winkelsektor VVSJ (Mittelachse MA 1) der Breite γ angedeutet, in dem auf Grund der Strahlungskeulen SK1 und SK 2 Abfragesignale ausgesandi werden, die Antwortsignale auslösen können. Dieser Winkelsektor WS 1 zeigt die Lage der wirksamen Breite der Antennenkeule der Abfrageantenne /u Beginn des Abfragevorganges Wenn die Strahlungskeule die durch den Winkelsektor WS2 (Mittelachse MA 2) angedeutete Lage erreicht hat. kann die Aussendung von Abfragesignalen beendet werden. Der wirksame Abfragebereich hat somit eine Breite von % Er beginnt bei

iiiul cniict W\

Der Abiragebereich α ist zweckmäßig gleich oder größer gewählt als die wirksame Breite y der Abfragekeule.

Bei der Dimensionierung des Abfragebereichs oc 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 Zl 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 Zi Antworten ausgelöst Die Zahl dieser Antworten erreicht jedoch nicht den Wert, den das Ziel Z bei einer vollen Verschiebung des Winkelsektors WSl 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 WSi in die Stellung des Winkelsektors WS2 diese zehn Abfrage

signale empfangen und bei richtiger Auswertung auch zehn richtige Antwortsignal abgeben.

In der Stellung Zl des Zieles würden 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 Umdrehung zur anderen um den Wert ASA veränderte Ziellage die Ar.twortwahrscheinlichkeit beeinträchtigt, so ist es /weckmäßig, 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 Zl m verändern wäre, mit β bezeichnet. Der gesamte Abfragebereich \ müßte demnach um β entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn verschoben wer den (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 Bewegungsrichtung eines Zieles kann somit der Wert von β für eine Antenneniimdrehung ermittelt und der Abfragebereich um β verschoben werden. In diesem in F i g. 2b schraffiert angedeuteten Fall bleibt die Breite des Abfragebereiches mit χ unverändert erhalten, während em 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 Abfragebereioh beiderseits um den Winkel β vergrößert wird. Ein Beispiel hierfür ist in F i g. 2c schraffiert dargestellt. Der Gesamtabfragebereich beträgt jetzt m + 2 ß. Es ist aber auch möglich, bei bekannter Bewegungsrichtung die Verbreiterung nur einseitig auf « + 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 Zielgeschwindigkeit zugrunde (als Maximalwert), so kann der Winkei β ais 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 π Entfernungsbereiche auch π Winkel 01 bis ßr, berechnet werden. Die Korrektur der Breite des Abfragebereiches kann somit in einfacher Weise zielentfernungsabhängig 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-

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dierenden Korrekturwinkels ß\ bis β π sofort xur Verfügung steht.

In F i g. 3 ist in schematicher Darstellung der Aufbau einer aus einem Primärradargerät und einem .Sekundärradargerät bestehenden Radaranordnung wiedergegeben. Der Reflektor der Radarantenne ist mit I bezeichnet, die aktive Strahleranordnung für das Primärradargerät (z. ß. 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 ι 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 mechanist h in gleicher Weise miteinander um die gemeinsam^ Drehachse um den Azimut winkel 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 Speiselei tungen als auch die Übertragungsleitungen fur die Winkelinformation von der Antenne /u den (ieraten beinhalten soll. Der Aufbau dieser Leitungssysteme ist bekannt und Wird deshalb nicht näher erläutert Der Empfänger 5 des Sekundärradargerätes ist an das Leitungssystem 4 angekoppelt, ebenso wie der hmpfän ger 6 für das Primärradargerät. Beiden hmpfängern 5 und 6 ist eine gemeinsame Auswerte- und/oder Anzeigeschaltung zugeordnet, welche hier der Einfach heit halber als Bildschirm 7 angedeutet ist. An Stelle eines Bildschirms können auch digitale Radardatenaus Werteeinrichtungen, ι. B. Rechner od. dgl., verwendet werden.

Der Sender des Sekundärradargerätes ist mit 8. der 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 φ angesteuert, wobei die Übertragung der Zielwinkelinformation der Antenne in bekannter Weise, z. B. durch Resolver oder codierte Winkeischei· ben, 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 strichpunktiert angedeutet und mit MA bezeichnet). Vom Zähler 10 gelangt die foniaufer.de Azimutwinkelinformation zu einer Speicherund Steuereinrichtung 11, we'che zusätzlich mit dem Ausgang des Primärradar^mpfängers 6 verbunden ist Sobald in einem bestimmten Azimutwinkel q>2 ein Echosignal eines Bewegtzieles am Ausgang des Primärradarempfängers 6 ausgegeben wird (die Verarbeitungszen At iür die Pnmärrauarechosignale 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 ψ2, 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 ςρ2 nach F i g. 1 um den der Verarbeitungszeit Δ t entsprechenden Winkel Δφ 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 φί markieren kann.

Darüber hinaus ist in dieser Speicher- und Steuerein

IG

11 die Information über die Brette * des Abfragebereiches enthalten. Falls erforderlich, können auch die zielspezifischen Korrekturen um den Winkel β hier mit eingespeist werden. Dies ist gestrichelt durch die von der Aaswerte- und Anzeigeeinheit, ι. 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 Abfragebereiche«; t von der Speichef und Steuereinrichtung Il durch Vergleich /wischen Istwert <f. und gespeichertem Wert φ! der Sekundarradarsender 8 angesteuert, und es werden über die Strahleranordnung 3 Abfragesignale gezielt nur in denjenigen AbfragebereicH α ausgesandt. in welchem das vorher vom Primärradar erfaßte Ziel /b/w /. 1 liegt

Nach Krfassup^ eines Zieles durch die ι τ» onem Rundsicht oder .Sektorbereich arbeitende Antcnnenan Ordnung 1, 2, 3 kann eine Zielverfolgungsantenne 15 eingeschaltet werden, welche dem Bewegtziel mit hoher Genauigkeit folgt Die Aufschaltung kjnn automatisch oder durch eine Bedienungsperson am Bildschirm 7 erfolgen Die Auswerteschaltung des /lelverfolgungsra dars ist mit 14 bezeichnet. Da bei der Zielverfolgung der tatsächliche Azimutwinkel <f\ des Zieles fortlaufend mit hoher (/enauigkeif 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 χ gearbeitet werden, und ß- Korrektoren sind hierbei nicht mehr erforderlich. Die Winkelinformation über die exakte Zieilage wird /weckmäßig vom Empfänger i4 des Zielverfolgungsradars aus an die Speicher und Steuereinrichtung 11 gegeben, und von dort aus wird dann die Auslösung des Abfragesenders H bewirkt

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dafür dargestellt, wie die Speicherung der Winkehnformation und die Steuerung der Abfragesignale erfolgen kann. Von dem den Drehwinkel φ der Anter. ienanor<-Jnu<;_e' erfassenden Zähler 10 werden Taktimpuls', erzeugt, wobei eine volle Umdrehung in entsprechend viele kleine Winkelabschnitte quantisiert wird. Ais Beispiel sie angenommen, daß die Quantisierung auf 128 Winkelabschnitte erfolgt, so daß jeder Winkelabschnitt 360°/128 = 2,8° umfaßt. Bei einer vollen Umdrehung würde somit für dieses Beispiel der Winkelzähler 10 nacheinander insgesamt 128 Takte erzeugen. Diese Taktimpulse werden einem Schieberegister 1 ia zugeführt, das mindestens 128 Speicherplätze Cl bis C128 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 derartige Speicherplätze C129 und C130 dargestellt Das vom Ausgang des Primärradarempfängers 6 bei Erfassung eines Bewegtzieles erzeugte »MTI«-Videosignal wird an den Speicherplatz Cl des Schieberegisters lta 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 »1« voll durchgeschoben und somit der Speicherplatz C128 belegt.

|c nachdem. <>n welchem der Speicherplätze Abgriffe angebracht werden, kann ein bestimmter Winkeibereich gekennzeichnet werden Im vorliegenden Beispiel ist dutch die dick ausgezogenen linien an den Speicher p/atzen C 126. ί 127 und ("128 angedeutet, daß hier die cingesneicherie b/w durchlaufende Information ausgi lesen wird. Dieses Auslesen etfolgt gegenüber dem Einspcicbsrvorgang vom Prifriärradarempfänger6beim Speicherplatz Cl26um

360° - 3 2,S" - 35!.b .
beim Speicherplatz C i27 um
360" - 2 · 2.8° - 354.4
und beim Speicherplatz. C128 um

360° - 2A° - 357.2"

Damit ist cm Winkeibereich festgelegt, der von 351 i> bis JbO reu. hl Der Winkel </1 ( i ■ g I), welcher die Mute des crfdfltcn /icle /angibt lage somit in der Mitte bei JSVS Der Sekundarradarsender 8 wurde demnach im Winkelbcrenh /wischen ΙΊ\ h und IbO angestcurt und Abfragen dm<erden

Wenn /iisai/lii!. .l· < Spei, hi r plai/ < 125 nut ι mem A jsgjnj? versehen und 'nit .It "ι SeknniLirradarscruter 8 verbunden wdre Sf> wurde vier mit Abfragesi^nalcn belegte Win^lclherckh von $49.2 bis JbO reichen.

SdIIic cfanihc* hinaus eine spezielle zielspczifisiru· c-'ii't-rrn/ngs rnl,>niergesihwcrjiiikrisabhdngigi.· Kor reknir um den Winkel // erinlgcn. w··· ,in Hand von ί-ι g .' erläutert wurde, so können in die Vnzapfungcn der verschiedenen Speicherplatze Schalter, ζ B in form von Schaltdioden 12. eingefügt werden, welche von der Steuereinrichtung Hb betätigt werden können Die information uher die f jrriße des Winkels β hangt, wie bereits erläutert, von der /ic'-ntfernung und/oder der Zielgeschwindigkeit ab. Beide Informationen können in bckannti/r Weise von der Anzeige oder Ahswerteem richtung. / B dem Bildschrim 7. gewonnen und der Steuereinrichtung llr> zugeführt werden Diese Steuer einrichtung öffnet Jie .Schaltdioden 12 derjenigen Speicherplätze, welche den gewünschten Winkelwert ergeben. Die Ausgabe der von der Steuereinrichtung ί tb ausgehenden Schaltbefehle ftir die Schahdioden 12 ist durch gestrichelte Linien angedeutet.

Das dargestellte Schieberegister 11a kann die gewünschten Winkehnformationen nu ht nur fur 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 ClO liegen, wenn die Information über das zweite Ziel in den Speicherplatz C1 eingespeichert wird. Entsprechend verschoben würde auch die Auslesung bei den Speicherplätzen C126 bis C128 erfolgen.

Eine Möglichkeit, die Zahl der Anzapfungen bei den auszulesenden Speicherstellen zu verringern, ist dadurch gegeben, daß für ein einziges Ziel nacheinander oder gleichzeitig mehrere Speicherplätze am Eingang des Schieberegisters i la belegt werden. Sind z. B. für ein Ziel die Speicherplätze Cl, C2 und C3 belegt worden, so erscheinen nacheinander bei nur einer Anzapfung, ζ. B. an C127, drei Ausgangssignale, und es ist somit ein Winkelbereich von 3 ■ 2,8° = 8.4° gekennzeichnet, der von 3572 bis 348,8" reicht. Werden mehrere Anzapfungen verwendet und das »MTl«-Video mehrfach eingeschrieben, so kann der Abfragebereich entsprechend dem Wert des Produktes aus belegten Speicherstellen und Anzapfungen verbreitert werden. Bei drei e-ngangs belegten Speicherstellen und zwei Anzapfungen am Ende des Schieber;giste^rs 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

^s möglichst rasche Erfassung von Zielen und eine s chere Freund-Feind-Identifizierung besonders notwendig.

Zur Erläuterung der in diesem Zusammenhang wesentlichen Gesichtspunkte wird auf Fig.5 Bezug genommen. Dort ist der Standort aer 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

is 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:

IP der Punkt, an dem das Primärradargerät der ^ Radaranlage RA das Bewegtziel erstmals erfaßt,

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

VP der Punkt, an dem spätestens mit der Aufschaltung des Zieffolgeradars auf ein Bewegtziel i< begonnen werden muß, damit beim Erreichen

der Bekämpfungsreichweite sofort mit der Bekämpfung begonnen werden kann,

SK die kritische Entfernung, bei der die Verfolgung durch Jas Zielfolgeradar beginnen muß, wenn >■> beim Punkt BP nach der Reaktionszeit die

Zielerfassung beende! 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 ASA beträgt, so ergibt sich bei einer Abf^rage vor dem Punkt VPmaximal ein Winkel ßi, um welchen ein Ziel von einer Umdrehung zur ändert. seinen Azimutwinkel ändern kann. Bei einer Zielerfassung weiter außerhalb von VP wäre der entsprechende Winkel β kleiner als ßi. so daß ßi als Grenzwert angesehen werden kann. Es genügt somit, unter Umständen bei Erfassung von Zielen außerhalb de.. Punktes VPeine Korrektur der Lage des Abfragebereiches um maximal ßi vorzunehmen, um unter allen Umständen eine sichere Erfassung durch Abfragesigna-Ie zu gewährleisten. Es gelten hier die im Zusammenhang mit F i g. 2 angestellten Überlegungen.

Wenn ein anfliegendes Ziel, z. B. ein Tiefflieger, erst

fto wesentlich später erfaßt wird, ergibt sich ein wesentlich größerer Winkel ß. Im mittleren Teil der Flugbahn FB ist ein derartiges Beispiel eingezeichnet und der Winkel für den gleichen zurückgelegten Weg von ASA mit ß2 bezeichnet. Während somit bei weiter entfernten

6s Flugzielen (außerhalb von VP) gegebenenfalls mit einem einheitlichen Winkel ßi gearbeitet werden kann, soll bei der erstmaligen Erfassung von näheren Zielen, z. B. von Tieffliegern, entfernungsabhängig ehe größere

ν« iiirvclki rrektu" j2 erfolgen, damit der Abfragebereich χ die nclitige räumliche Lage für einen möglichst vollständigen Abfragevorgang aufweist.

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

Dabei ist jedoch zu K-rücksichtigen. daß Ziele, die weit außerhalb der Bekämpfungsreichweite SB an der Radaranlage RA vorbeifliegen (beispielsweise angedeutet durch den V/echselpunkt WPl) nicht erfaßt zu werden brauchen, weil sie mit der dieser Radaranlage zugeordneten Waffe ohnehin nicht bekämpft werden können.

Sobald ein Bewegtzief 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 · g. 3 von der Auswerte- und Anzeigeeinrichtung 7 aus nach einer eindeutigen Freundidennfizierung den zugehörigen Winkel ,1 in der Speicher- und Steuereinrichtung 11 zu loschen und dadurch weitere Abfragen in dieser Richtung ?u

unterbinden. .

Umgekehrt ist bei erstmaliger Erfassung eines Zieles in nur sehr geringer Entfernung, d.h. zum Beispiel zwischen VP und" der Bekämpfungsreichweite SB. zweckmä3ig das Feuerleitradar sofort auf dieses Bewe<nzie|^D auf zuschalten, auch wenn noch nicht eindeutig feststeht, ob es sich um ein Freund- oder em Feind/iel handelt. B>s die Reaktionszeit entsprechend dem Weg SE nacii Fig. 5 vergangen ist, kann üblicherweise auch die Freund-Feind-Identifizierung mittels des Sekundärradargerätes abgeschlossen wer-

• den und je nachdem, wie diese Identifikation ausgeht, svird die Bekämpfung des Bewegtzieles eingeleitet (Feindidentifizierung) oder unterlassen (Freundidentifizierung) Die Auslösung der Abfragesignale im richtigen Winkel ψ I wird hierbei zweckmäßig ebenfalls direkt

ö vom Feuerleitradar vorgenommen.

Hierzu 3 Blatt /.<.

Claims (20)

Patentansprüche

1. Radaranordnung mit einem mn rotierender oder schwenkbarer Antennenkeule und mn Dopp lerauswenung arbeitenden Pnmärradargerat und einem mit einer rotierenden oder schwenkbaren, schmalen Antennenkeuie ausgestatteten Sekundärradargerät, bei der zwischen der Oberstreichung eines erfaßten Zieles durch die Keule der Pnmärradarantenne und der Erkennung dieses Zieles bei der Zielauswertung im Empfänger des Primärradargerates eine gewisse Zeitspanne (Verarbeitungszeit} vergeht, dadurch gekennzeichnet, daß bei so groß gewählter Geschwindigkeit der Bewegung der Antennenkeule (SKi. SK2) und in Relation hierzu so gering gewählter Breite der Antennenkeule (SK 1, SK2) des Sekundärradargerätes (8, 3, 5). daß infolge der Verarbeitungszeit (At) gezielte Abfragen in Richtung eines vom Pnmärradaremp· fänger (6) erfaßten Zieles (Z) infolge der /wischen zeiiixh erfolgte· Belegung (Aq)dzr Antennenkeule (SK I. SK 2) nicht mehr durchführtet sind, eine Sipeichereinnchtung (Wa) vorgesehen ist. welche die A/imutwinkeüage (q ) eines vom Primärradarempfänger erfaßten Zieles (Z) festhält, und daß Abfragesignale des Sekundarradarsenders (8) mittels dieser Speichereinrichtung (Wa) zugeordneten Steuermitteln (Wb) erst dann für einen bestimmten Abf^rdgebereich (x) ausgelöst werden, wenn die Antennenkeule des Sekundarradargerätes sich dem erfaßten Ziel erneut nähert.

2 Radjranordnung nach Ampruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Abfrajjeberei.fi (x) so breit gewählt ist. daß eine fur die gewüns hte Antwort-Wahrscheinlichkeit ausreichende Zahl ν<·η Antwort Signalen ausgelöst wird.

3. Radaranoidnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfrageberen. h (x) gleich oder größer gewählt ist als die wirksan-o Breite (*/) der Abfragekeule (SK 1. SK 21

4 Radaranordnung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß e;ne durch Bewegung eines Zieles innerhalb emc,· Antennenumdrehung verursachte A.'imut-Wmkeiänderung als Korrekturwen (ß) beim Abfragebe reich (*) berücksichtigt ist.

5 Radaranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Festlegung der Lage des Abfragebereichs (α) eine von einer Antcnnenumdrehung zur anderen durch ;ine Tangentialbewegung des Zieles verursachte Winkeländerung zielspezifisch als Korrekturwert (ß) berücksichtigt ist, nhne daß dabei der tatsächliche Abfragebereich vergrößert wird ( Fi g 2b).

6 Radaranordnung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß bei der Festlegung der Breite des Abfragebereiches (α) 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 (α) um den Korrekturwert (ß) beiderseits des Abfragebereiches (λ) vorgenommen wird (Fig. 2c).

8 Radaranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7. dadu-ch gekennzeichnet, daß die jeweilige Winkeländerung (ßi bis ßn) eines Bewegtzieles innerhalb einer .Antennenumdrehung entfernungsabhängig festgestellt und zielspezifisch bei der Festlegung des Abfragebereiches (x) als Korrek'ur wert 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 (¹I) festgehalten und bei der nachfolgenden Zielüberstreichung zur Auslösung der Abfragesignale benutzt wird.

10. Radaranordnung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß der vom Zähler (ΊΟ) gelieferte Winkelwert von Anfang an um den der Verarbei tungszeit (.\t) entsprechenden Winkel (Atf) korn giert ist.

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

12. Radaranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß fur 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 Anspru-H II oder 12. dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Breite oder der Lage des Abfragebereiehes am Ausgang des Schieberegisters (lla) Anzapfungen vorgesehen sind, die durch Schalfmitte! (12) zu- oder äbOChäiiDär Sind.

14. Radaranordnung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Absirahlung der Primärradar-Sendesignaie und der Sekundärradar-Abfragesignale in an sich bekannter Weise ein gemeinsamer Reflektor (1) mit zwei getrennten Erregersysierner·, (2,3) verwendet wird.

15. Radaranordnung nach einem der vorhergehen· den 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 Feuerleitradarge-ät (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 (SR)der Waffe des Feuerleit-

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radars e^rreichen werden, während die voraussieht Hch außerhalb verbleibenden Ziele nicht abgefragt werden.

18. Radaranordnung nach Anspruch 16 oder 17. dadurch gekennzeichnet, daß ein nach Abfragen als * »Freund« erkanntes Bewegt/iel 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 Primär- ι 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. Raaaranordnung nach einem der \n?priiche 1 b > < bis !9. dadurch gekennzeichnet, daß nach f«·· haltung des Feuerleitradars (14, 15) j,,f er. Qx gtziel (Verfolgungsphase) die Steuerung oe· -"- blösung der Abfragesignale für das erfaßte ⁿ_. ;_s*zie! nicht' mehr über das Pnmärradarger.⁵- _yi> 2, 6), sondern .· über das Feuerleitradar e~ "n?t. das beim entspre chcnien Azimutwinkel den Sc. -er (8) des Sekundär radarger?tes in einen: ertsprechendi-n Abiragehe reich (x) aus it.