DE2438837C3 - Vorrichtung zum Unterdrücken von Echosignalen - Google Patents
Vorrichtung zum Unterdrücken von EchosignalenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterdrücken der zwischen den vom Empfänger einer
Drehantenne empfangenen Echosignalen liegenden Echosignale von solchen Zielobjekten, deren Geschwindigkeit
unter einem Minimalwert liegt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung ist dann von besonderem Vorteil, wenn die empfangenen Echosignale direkt an
ein Sichtgerät gesendet werden. Hierbei zeigen sich feste Ziele, wie beispielsweise Berge, Hügel, Wälder
usw. oder sich langsam bewegende Ziele, wie Wolken, atmosphärische Störungen, dichter Nebel u. ä. in Vorm
von sehr hellen Flecken, die sich über die Rundsichtschinne ausbreiten und durch welche der Kontrast der
Ziele geschwächt bzw. gedämpft und folglich deren Sichtbarkeit verringert wird.
Diese Flecken sind für die Bedienungsperson am Bildschirm störend.
Würde sich die Ausbreitung der Radarsignale niemals ändern und wären die Echosignale, welche zu Zielen
gehören, die als nichtbeweglich betrachtet werden, tatsächlich feste Ziele, würde es genügen, eine Karte der
festen Echos aufzunehmen und mit dieser den Bildschirm abzudecken. Praktisch ändert sich jedoch die
Ausbreitung der Radarsignale im Lauf der Zeit in Abhängigkeit von den atmosphärischen Bedingungen,
und die Lage der Echosignale, die von tatsächlichen festen Zielen stammen, schwankt. Außerdem bewegen
sich zahlreiche Echos, die zu einem bestimmten Zeitpunkt als fest betrachtet werden können, in
Wirklichkeit langsam.
Durch die US-PS 36 80 095 ist ein Radarsystem bekanntgeworden, bei welchem die aus den Echosignalen
abgeleiteten Daten mit entsprechenden Daten aus der vorhergehenden Umdrehung der Antenne verglichen
werden, wobei die kreisförmige von der Antenne überstrichene Zone derart in Sektoren und diese
wiederum in Abschnitte unterteilt ist, daß ein sich mit einer festgelegten von der Wahl der Sektoren
abhängigen minimalen Geschwindigkeit bewegendes Objekt Zeit hat, mehr als ein solches Element vor der
nächsten Abtastung zu durchlaufen. Hie Auswertung der Echosignale zum Erzeugen der Videosignale auf
dem Bildschirm geschieht unter Verwendung eines Analog-Digital-Kodierers.
Durch den Vergleich der Echosignale aus einem Umlauf der Antenne mit den Echosignalen des
vorhergehenden Umlaufes können dann die von festen Zielobjekten stammenden Echosignale, also die Echosignale,
die aus dem gleichen Sektor bzw. Abschnitt des vorhergehenden Umlaufes stammen, für eine Auswertung
unterdrückt werden, so daß die Bedienungsperson auf dem Bildschirm Signale nur von solchen Zielobjekten
erhält, welche seit dem letzten Umlauf der Antenne einen vorgegebenen Mindestweg durchlaufen haben.
Auf diese Weise werden die Echosignale von festen Zielobjekten unterdrückt, ohne daß die restliche
Radarinformation verschlechtert oder irgendwie nachteilig beeinflußt wird.
Bei dem vorbekannten System werden die empfangenen Echosignale kodiert und korrelliert, um Anzeigenwerte
zu bilden. Dabei wird der Ablauf der Ermittlung dieser Anzeigenwerte für jeden einzelnen Abschnitt
durch Ermittlung der Anwesenheit oder Abwesenheit von Anzeigewerten im Rhythmus der eingestellten
Zyklen jede Minute zum Aufzeigen der Daten durchgeführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Anwendung des Grundprinzipes einer derartigen Auswertung der
Echosignale eine Vorrichtung anzugeben, welche unabhängig von dem gewählten Rhythmus des Anten-
nenumlaufes mit einem geringen Schaltungsaufwand eine einwandfreie Unterdrückung selbst kräftiger
Echosignale ermöglicht.
Dies wird mit einer Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 erreicht.
Mit dieser Vorrichtung wird das empfangene Radarsignal kodiert, und für jeden Abschnitt wird der
empfangene Maximumwert in einem Register ohne Durchführung irgendei: er Korrelation gespeichert Erst
anschließend wird das Signal verarbeitet, um die Veränderung hinsichtlich jedes Abschnittes im Zuge des
Umlaufe-5 der Radarantenne zu ermitteln. Die Verarbeitungsfolge
entspricht hierbei dem Antennenumlauf, erfolgt also in wenigen Sekunden. Durch den Vergleich
in einem bestimmten Augenblick des für einen bestimmten Abschnitt gespeicherten Signals und seines
Ablaufes mit dem Wert des empfangenen Signals wird bei der Vor richtung nach der Erfindung ermittelt, ob ein
bestimmter Abschnitt mit einem zu einem festen Ziel gehörenden Echosignal belegt ist oder im Durchgang
von einem beweglichen Ziel unter Anwendung einer einfachen Differenzbildung auf das Radarsigna) Dieses
wird dann »veredelt« an ein Anzeige- oder ein beliebiges anderes Auswertesystem übertragen.
Auf diese Weise werden selbst kräftige Signale ohne zeitliche Änderungen, d. h. also Echos von festen Zielen,
unterdrückt
Nachfolgend wird das Prinzip der Erfindung und eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Darstellung zur Erläuterung des der
Erfindung zugrundeliegenden Prinzips,
F i g. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung gemäß der
Erfindung,
F i g. 3 ein Blockschaltbild des Sektorenanalysators und
Fig.4 ein Blockschaltbild des Korrelationsanalysators.
In den Figuren sind gleich Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet. In Fig. 1 ist ein Teil einer kreisförmigen, von einer Radarantenne überdeckten
Zone dargestellt. Diese Zone ist in Sektoren mit einem Öffnungswinkel ε unterteilt, welcher jeweils selbst
wieder in Elemente Cunterteilt sind, deren Abmessung d dadurch benimmt und festgelegt sind, daß ein Körper
oder Gegenstand, welcher sich mit einer geringeren als einer bestimmten, minimalen Geschwindigkeit bewegt,
keine Zeit hat, mehr als ein Element während einer Antennenumdrehung zu durchlaufen.
Angenommen eine Antennenumdrehung dauere 10 s, und die minimale Geschwindigkeit (tangential oder
radial) sei 100 m/s, dann ist die Entfernung d, welche in radialer oder tangentialer Richtung von einem sich mit
dieser Geschwindigkeit bewegenden Körper oder Gegenstand während einer Antennenumdrehung durchlaufen
wird, 1000 m, d. h. 1 km. In diesem Fall dürfen die Abmessungen in radialer und tangentialer Richtung
eines Elements nicht größer als 1 km sein. Beträgt die Reichweite der Antenne 150 km, dann muß jeder Sektor
N — 150 Elemente aufweisen. Wenn andererseits der Abstand d = 1 km für die maximale Reichweite der
Antenne, d. h. für P = 150 km eingehalten werden soll, dann ist der öffnungswinkel ε jedes Sektors durch
Sektoren beträgt dann
S =
2.T P
2rrP
2 π 150
d. h. durch ε = 0,382° festgelegt. Die Gesamtzahl der
d. h. 942. Die von der Antenne überdeckte Zone weist dann N: S= 141 300 Elemente auf.
Bei dieser Unterteilung durchläuft jeder Körper oder Gegenstand, welcher sich mit einer tangentialen oder
ίο radialen Geschwindigkeit von mehr als 100 m/s bewegt,
zwangsläufig ein Element nach dem anderen im Laufe einer Antennenumdrehung. Andererseits erscheint ein
Körper oder Gegenstand, welcher sich mit einer Geschwindigkeit bewegt die unter 100 m/s liegt, oder
ein Festziel während mehrerer aufeinanderfolgender Umdrehungen der Antenne in demselben Element. In
Fig. 1 ist mit dem Pfeil die Drehrichtung der Antenne
angezeigt
Gemäß der Erfindung werden die während einer Umdrehung der Antenne empfangenen Signale für
jedes oben festgelegte Element gespeichert Bei der Umdrehung wird der Wert der von jedem Element
empfangenen Signale mit dem Wert verglichen, der für dasselbe Element bei der vorhergehenden Umdrehung
gespeichert worden ist. Wenn die verglichenen Werte sich nennenswert unterscheiden, bedeutet dies, daß die
empfangenen Signale nicht von einem Festziel stammen und daß sie zu der Anzeigeeinrichtung oder zu der
automatischen Verarbeitungseinrichtung geleitet werden müssen. Wenn sich dagegen die miteinander
verglichenen Werte nicht nennenswert unterscheiden, d. h., wenn der Unterschied in den Absolutwerten unter
einem vorgegebenen, vorbestimmten Wert liegt, bedeutet dies, daß die empfangenen Signale einem festen oder
einem sich langsam bewegenden Ziel entsprechen und nicht zu der Anzeigeeinrichtung oder automatischen
Verarbeitungseinrichtung weitergeleitet werden dürfen.
Bei einem Umlauf der Antenne wird ein RadarweH.en-
impuls während der Abtastung eines Sektors n-mal
ausgesendet. Jede Wellenausbreitung in radialer Richtung wird als Radarfolge bzw. Radardurchlauf bezeichnet.
Ein Elementarsektor weist η Radarfolgen bzw. -durchlaufe aus. Dies ist in Fig. 1 durch die radialen
Schraffierungslinien des Elements C angezeigt. Die Bestimmung der Echosignale in einem vorgegebenen
Element erfolgt durch eine Entnahme von ρ Proben für jede Radarfolge bzw. jeden Radardurchlauf des
Elements. Diese Probenentnahmen entsprechen einem Schnittpunkt der Schraffierungsiinien des Elements Cin
Fig. 1.
Die erfindungsgemäße Auswertevorrichtung ist in Form eines Blockschaltbildes in Fig.2 dargestellt. In
dieser Figur ist ein Analog-Digital-Kodierer 1, ein Sektoren-Analysator 2, ein Korrelationsanalysator 3,
ein Speicher 4 sowb eine in Echtzeit arbeitende Verarbeitungseinrichtung 5 dargestellt.
Der Analog-Digital-Kodierer 1 dient zum Abgreifen des Wertes des empfangenen Radarsignals R mit einer
Frequenz, welche Jer Entfernung des Elementes angepaßt ist. Mittels des Kodierers 1 werden ρ
Entnahmen für jede Radarfolge in einem Element durchgeführt.
Mittels des Sektoren-Analysators 2, welcher in F i g. 3
in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist, können
(15 die Echosignale gewonnen weiden, welche jedem der N
Elemente eines betrachteten Sektors entsprechen. Die Analyse der Echosignale in einem betrachteten Sektor
wird dann nacheinander für jede der Radarfolgen bzw.
-durchlaufe des betrachteten Sektors durchgeführt. Der
Analysator 2 kann in zwei Einrichtungen aufgegliedert werden, nämlich einen Folge- bzw. Durchlaufanalysator
mit einer logischen Schaltung A 1 und einem Register 7*2 sowie einen Elemenienanalysator mit einer logischen
Schaltung A 2, einem Register R 1 und einem Register R 2. Die logische Schaltung A 1 bestimmt den
Wert für das empfangene Echosignal in jeder Elementarzelle bzw. jedem Element durch Vergleich
Her Werte der ρ Entnahmen bei einem Durchlauf bzw. bei einer Folge. Der erhaltene Wert / entspricht dem
maximalen Echosignal während der Folge bzw. des Durchlaufs und wird in dem Register 7"2 gespeichert,
welches als vorübergehender oder Zwischenspeicher dient. Bei der ersten Radarfolge bzw. dem ersten
Radardurchlauf eines analysierten Elementarsektors werden die in dem Register 7"2 gespeicherten Werte
über eine Torschaltung 6, die logische Schaltung A 2 und sein. Die logische Analysiereinrichtung erhält einerseits
die Maximumwerte / von dem Register R 2, welcher dem Bild der empfangenen Echosignale für den
entsprechenden bzw. den durchlaufenden Sektor entspricht, und andererseits einen Wert Mm von dem
Speicher 4 über das Register /?3, welcher den empfangenen Maxitnumwert in dem Sektor während
der vorhergehenden Umdrehung der Antenne entspricht. Für jeden betrachteten Sektor wird Element für
ίο Element der Vergleich der Werte / und Mm
durchgeführt, welche jeweils in den verschiedenen Stufen der Register R 2 und R 3 gespeichert sind.
Ein Wert / wird nur in Betracht gezogen, wenn er einen Schwellenwert Sn, beispielsweise den Rausch-
I^ Schwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert
kann von verschiedenen Faktoren, nämlich der Entfernung, dem Azimut usw. abhängen.
Ein Wert / welcher größer als dieser Schwellenwert
Speicherplätzen übertragen (wobei N die Anzahl der Elemente oder Zellen des betrachteten Sektors ist). Am
Ende der Folge bzw. des Durchlaufs enthält dieses Register R 1 die für jede der Zellen bzw. jedes der
Elemente empfangenen maximalen Echosignale.
Beim folgenden Durchlauf desselben Sektors arbeitet das Register R 1 zusammen mit der logischen Schaltung
A 2 im Umlauf, wodurch das Auffinden des Werts für ein betrachtetes Element dadurch ermöglicht wird, daß der
Maximalwert des Echosignals, welcher während des vorhergehenden Durchlaufs für das betrachtete Element
gespeichert worden ist, und der Maximalwert /des augenblicklichen Durchlaufs verglichen werden, welcher
über die Torschaltung zugeführt wird. Der erhaltene Wert wird dann an der entsprechenden Stelle
des Registers R 1 gespeichert. Diese Betriebsweise wird bei jedem Durchlauf des betrachteten Sektors, beispielsweise
η-mal wiederholt. Bei dem n-ten Durchlauf des betrachteten Sektors und für jedes Elementarelement
wird dann das durch die Schaltung A 2 eingegebene Ergebnis über eine zwischengeschaltete Torschaltung 8
an ein N Speicherplätze aufweisendes Register R 2 übertragen. Die Verzweigung der Werte zu den
Registern R 1 und R 2 wird mittels der Torschaltungen
7, 8 durchgeführt, an deren Eingang das Ausgangssignal
der logischen Schaltung A 2 anliegt. An dem zweiten Eingang der Torschaltung 7 liegt ein Signal Λ); „ -11 an.
welches am Ende aller Durchläufe des Sektors ausgenommen dem letzten erhalten wird. Folglich
werden die (n- 1)-ten Werte, welche für jedes Element eines Sektors aufgenommen sind, an das Register R 1
übertragen.
Andererseits erhält die Torschaltung 8 das Echosignal Γη, welches dem letzten Durchlauf des Sektors
entspricht Folglich erhält das Register R 2 die Werte, welcher am Ende der η Durchläufe für jedes Element
des Sektors erhalten worden sind. Das Register R 2 enthält somit ein Bild der für diesen Sektor empfangenen
Echosignale.
Die in dem Register R 2 gespeicherten Werte werden dann von dem Korrelationsanalysator für jeden Umlauf
während der folgenden Drehung der Anienne verwendet
Dieser Analysator für jeden Umlauf, welcher in F i g. 4 in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist
weist eine logische Analysiereinrichtung 9, weiche mit dem Speicher 4 zusammenarbeitet und ein Register R 3
mit N Stufen auf. Die logische Analysiereinrichtung 9 kann eine fest installierte, verdrahtete Schaltung oder
eine mikroprogrammierte Verarbeitungseinrichtung lllClimLM MIM UCIII
in angesehen, wenn der Absolutwert der Differenz
zwischen diesen beiden Werten unter einem Wert Δ liegt, welcher als Schwankungswert bezeichnet werden
soll. Auch dieser ist von verschiedenen Faktoren (der Entfernung, dem Azimut, dem Wert von Mm ..)
abhängig. Der Wert /wird als von einem bewegten Ziel kommend betrachtet, wenn erder Beziehung |/— M]
> Δ genügt.
Nur ",.inn diese Beziehung gegeben ist, wird ein
bewegliches Ziel vermutet, während, wenn ihr nicht genügt ist, ein festes oder ein als solches betrachtetes
Ziel vermutet wird Die Analyse dieser Schwankung durch die logische Analysierschalfung 9 ermöglicht es.
neue Werte Mizu bestimmen und festzulegen, bevor sie
eingespeichert werden, um als Vergleichsbasis während der folgenden Drehung der Antenne zu dienen. In dem
Fall, wo diese Beziehung nicht genügt ist, überträgt die logische Analysierschaltung ein Sperrsignal inh an den
Eingang einer Torschaltung 10, an welcher andererseits das empfangene Videosignal R von dem Radarempfänger
anliegt, das Sperrsignal sperrt die Torschaltung 10 und unterbindet die Übertragung der Videosignale,
welche festen oder als solche angenommenen Zielen entsprechen, zu der nachgeschalteten Anzeigeeinrichtung
oder der Verarbeitungseinrichtung. Folglich stellen die Ausgangssignale /?v der Torschaltung 10 die von
dem Radarempfänger empfangenen Radarsignale dar, die von Festzielen entsprechenden Echosignale befreit
sind.
Der Speicher 4 wird durch die logische Analysierschaltung 9 gesteuert. Dieser Speicher ist ein schneller,
in einzelne. Umlaufbereiche organischer Speicher, wobei jeder Bereich einem Sektor entspricht, welcher
dem gerade verarbeiteten vorausgeht Der eingespeicherte Bereich entspricht dem, welcher zu verarbeiten
ist und unmittelbar in der vorhergehenden Folge eingeschrieben ist Dieses System erlaubt eine besonders
flexible Speicherbelegung, welche an die sich ändernden Echos von festen oder sich langsam
bewegenden Zielen anpaßbar ist
Mit der Vorrichtung können somit von einem Radarempfänger erhaltene, noch nicht verarbeitete
Signale dargestellt werden, wobei die festen oder sich langsam bewegenden Zeilen entsprechenden Signale
bereits beseitigt und eliminiert sind.
f>5 Die Vorrichtung weist dabei den Vorteil auf, daß sie
keine sog. Blindgeschwindigkeit hat und daß sie robust ist da sie, abgesehen von der Torschaltung, welche nicht
eingestellt zu werden braucht nur aus digitalen
Schaltkreisen gebildet ist. Schließlich weist die Einrichtung gemäß der Erfindung nur einen verhältnismäßig
geringen Raumbedarf auf, und es ergeben sich keine Schwierigkeiten im Hinblick auf ihren Aufbau, da sie mit
Hilfe von auf diesem Gebiet bekannten Elementen aufgebaut ist.
Hierzu 4 HUiIi /.cichnunsicn
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Unterdrücken der zwischen den vom Empfänger einer Drehantenne empfangenen
Echosignalen liegenden Echosignale von sol- s dien Zielobjekten, deren Geschwindigkeit unter
einem Minimalwert liegt, die aus den Echosignalen abgeleitete Daten mit entsprechenden Daten aus der
vorhergehenden Umdrehung der Antenne vergleicht, wobei die kreisförmige von der Antenne
überstrichene Zone derart in Sektoren und diese wiederum in Abschnitte unterteilt sind, daß ein sich
mit der Minimalgeschwindigkeit bewegendes Objekt Zeit hat mehr als ein solches Element vor der
nächsten Abtastung zu durchlaufen, mit einem Analog-Digital-Kodierer für die empfangenen Echosignale,
gekennzeichnet durch einenSektorenanalysator (2), welcher den Maximumwert der
empfangenen Echosignale für jedes Element bestimmt und speichert, und einen Korrelationsanalysator
(3), der aufgrund des Vergleiches für ein Element bestimmten maximalen Echosignals mit
dem für das gleiche Element gespeicherten entsprechenden Signal solche Echosignale von Zielobjekten
unterdrückt, deren Bewegungsgeschwindigkeit einen gewissen Schwellenwert nicht, übersteigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel jedes Sektors η
Sende- und Empfangsfolgen von Radarsignalen entspricht und daß aus jedem Abschnitt ρ Proben für
jede Folge ausgewählt werden und daß der Sektorenanalysator einen Folgeanalysator, der in
einer logischen Schaltung (A !) den Maximumwert / aus den ρ Proben für jede Folf;e in jedem Abschnitt
bestimmt und dabei diesen Wert h. einem Register (T 2) rekursiv speichert, und einen Elementenanalysator
aufweist, mit einer logischen Schaltung (A 2) zur Bestimmung des Maximumwertes für jeden
Abschnitt eines Sektors, mit einem Register (R 1) zur rekursiven Aufnahme dieses Wertes für jeden
Abschnitt innerhalb einer Folge und einem weiteren Register (R 2) zur Aufnahme des Maximumwertes /
für jeden Abschnitt eines Sektors am Ende von π Folgen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsanalysator eine logische
Analysiereinrichtung (9) aufweist, welche für jedes Element den in Übereinstimmung mit der laufenden
Antennenumdrehung ermittelten Maximalwert /mit dem gespeicherten, entsprechenden Maximalwert
(Mm) aus der vorhergehenden Antennenumdrehung vergleicht, um eine Differenzgröße (I-Mm) zu
bilden, welche mit dem Schwellenwert Δ für die genannte Bewegungsgeschwindigkeit verglichen
wird, wobei im Fall (I-Mm) größer als Δ die entsprechenden Echosignale als von einem bewegten
Ziel stammend betrachtet und einer Anzeigeoder Verarbeitungsvorrichtung zugeführt werden
und der Wert /gespeichert wird, um als Vergleichsgrundlage (nunmehr als A/m-Wert für die folgende
Umdrehung zu dienen, während im Fail (I-Mm)
kleiner Δ die Echosignale unterdrückt werden.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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ID=9123935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742438837 Expired DE2438837C3 (de) | 1973-08-13 | 1974-08-13 | Vorrichtung zum Unterdrücken von Echosignalen |
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FR2487078A1 (fr) * | 1980-07-16 | 1982-01-22 | Thomson Csf | Dispositif de detection de cibles mobiles dans un systeme radar et radar comportant un tel dispositif |
NL8103178A (nl) * | 1981-07-02 | 1983-02-01 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Zoekradarapparaat. |
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NL9102125A (nl) * | 1991-12-19 | 1993-07-16 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Radarapparaat voorzien van een coherente cluttermap. |
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1974
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