DE2440742C3 - Einrichtung zur Ausschaltung von Stör- und Festzeichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ausschaltung von Stör- und Festzeichen, bei der der zu überwachende Bereich in Ringsektoren unterteilt wird, die wiederum in eine Vielzahl von Zonen unterteilt werden, wobei für jeden Ringsektor die Anzahl der Zonen aufsummiert wird, in denen ein Signal festgestellt wird, und bei der zur Erkennung von Clutter das Ergebnis der Summierung mit benachbarten Bereichen korreliert wird.

Eine der in der Praxis bei einer Impulsradar-Anordnung aufträtenden Schwierigkeiten liegt darin, daß in der P-Schirmbildstellung auf einem Rundsichtanzeigegerät (p. p. i.) Bereiche beobachtet werden können, die viele Male größer als die eines Zieles sind und mit Störungen oder unerwünschten Störanzeigen bedeckt sind, die von stationären oder sich langsam bewegenden Zielen, wie z. B. Gebäude, Türme, Konturen der Landschaft, Wolken usw. herrühren. Solche Radarechos werden auch als Festzeichenechos bezeichnet, während die Ziele als Festziele bezeichnet werden. Die Festzeichenechos verdunkeln ein Ziel und machen es äußerst schwierig, es zu orten. Unter diesen Umständen wird angestrebt, das Ziel auf einer Anzeigevorrichtung zu betrachten, bei der die Festzeichenechos nur noch im geringen Maße vorherrschen. Eine solche Anzeigetechnik ist als »Festzeichenunterdrückungsradar« oder »Festzeichenlöschungsradar« (MTI) bekannt, wobei zur Festzeichenlöschung die Doppler-Information ausgenutzt wird, die ein Echo-Signal von sich bewegenden Zielen enthält. Die Festzeichenlöschung beruht auf folgendem Prinzip: Die Echosignale von stationären Zielen werden nicht frequenzverschoben, sondern das Echo von einem Ziel mit einer Geschwindigkeit v_r relativ zu der Radar-Anordnung wird mit der Doppier-Frequenz (fd) in der Frequenz verschoben, so daß sich fd = 2 νA ergibt. Dabei ist λ die Wellenlänge des gesendeten Signals, also die Radar-Betriebswellenlänge.

Obwohl ein mit Festzeichenlöschung arbeitendes Radargerät die Festzeichenechos wesentlich verringert, hat es den Nachteil, daß Blindphasen und Blindgeschwindigkeiten sowie Amplitudenverzerrung des Echos auftreten können. Wegen dieser Mängel ist es nicht erstrebenswert, die Radar-Anordnung dauernd mit Festzeichenlöschung zu betreiben. Bei einer bekannten Anordnung, mit der selektiv ein Radargerät mit Festzeichenlöschung betrieben werden kann, wird die Zeitspanne vorherbestimmt, während der sich ein Ziel innerhalb der Reichweite befindet; jedes Echo, das länger als diese vorherbestimmte Zeitspanne ist, wird als Festzeichenecho angesehen, so daß die Anlage durch eine besondere Einrichtung auf Festzeichenlöschung

umgestellt wird. Diese bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie auf Festzeichenechos, deren Größe mit der eines Ziels vergleichbar ist, nicht anspricht, um das Gerät auf Festzeichenlöschung umzustellen.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung ist bereits aus der US-PS 34 44 380 bekannt, in der insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung eines Punktzieles unter gleichzeitiger Ausschaltung von Flächenzielen im zu überwachenden Sichtfeld beschrieben ist Das Sichtfeld wird dabei in eine Matrix aufgeteilt und die einzelnen Matrixelemente zur Feststellung einer Punktstrahlungsquelle miteinander verglichen, wobei überprüft wird, ob in benachbarten Matrixelementen Zielsignale vorhanden sind. Ein Signal wird dann zurückgewiesen, wenn auch die benachbarten Matrixelemente Signale aufweisen. Nur wenn keines der Nachbareiemente ein Signal abgibt, wird das Signal des betrachteten Matrixelementes als Anzeige eines Punktzieles akzeptiert

In der DE-OS 20 09 071 ist eine Quantisierungsanlage mit automatischer Festzeichenunterdrückung für Radargeräte beschrieben, bei der der gesamte abzutastende Bereich in Ringsektoren unterteilt ist, die jeweils einen getrennt steuerbaren Festzeichenunterdrücker aufweisen. Für jeden Ringsektor wird die Vorgeschichte, also die bisher in diesem Ringsektor festgestellten Festzeichen derart gespeichert, daß zweidimensionale Festzeichenmodelle nach Entfernung und Azimuth erkannt werden können. Wenn dabei die Festzeichenumgebung eines jeden Ringsektors festgelegt ist, kiuin die anschließende Video-Anzeige in entsprechender Weise ausgewählt werden, beispielsweise so, daß ganz bestimmte Festzeichen unterdruckt werden. Diese Einteilung des abzutastenden Bereichs in Ringsektoren dient zur Ausschaltung der zeitlichen Veränderungen der Stör- bzw. Festzeichen, die Feststellung der Festzeichen selbst erfolgt mit Hilfe ihrer Signalfrequenzen.

Die der Ertindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend weiterzubilden, daß nicht nur großflächige, sondern auch kleine, der Größe nach einem bewegten Ziel vergleichbare Clutter erkannt werden können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Ringsektor-Summensignal mit wenigstens einem für das Vorhandensein von Clutter repräsentativen Schwellwert verglichen wird und daß anhand der Korrelation mit den Weiten der umgebenden Ringsektoren solche Ringsektoren als zu einem Cluttergebiet gehörig erkannt werden, deren Summenwert unterhalb des Schwellwertes liegt

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird somit erreicht, daß jeder Ringsektor mit den benachbarten Ringsektoren korreliert wird, so daß nicht nur festgestellt werden kann, ob mehrere Ringsektoren überdeckende Clutter vorhanden sind, sondern auch ob ein kleinflächiges Echo einem bewegten Ziel oder einem Clutter vergleichbarer Größe zuzurechnen ist Es ist somit möglich, die Stör- und Festzeichen in ihrer Gesamtheit zu erkennen und nach Wunsch aus der Anzeige auszublenden, und nicht nur einen gewissen Anteil.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird im folgenden anhand von

Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; Es zeigt

Fig. 1 einen Festzeichenschalter für eine Impulsradar-Anordnung gemäß der Erfindung, Fig.2 eine P-Schirmbilddarstdlung (p.p.i.) und in schematischer Form das überstrichene Gebiet das in Sektoren eingeteilt ist,

Fig.3 einen Sektor, der durch Entfernungs-Inkremente und azimutal durch Radarimpulsfolgefrequenzen

to in Zonen aufgeteilt ist

Fig.4 eine Vielzahl von Sektoren in P-Schirmbilddarstellung mit unterschiedlichen Arten von Fremdzeichenechos, und Fig.5 einen zu überprüfenden Sektor mit seinen

is zugeordneten Korrelations-Sektoren.

Der in F i g. 1 gezeigte Schalter für die Störung bzw. unerwünschten Störanzeigen, die im folgenden als »Festzeichen« bezeichnet werden sollen, weist einen Eingangs-Komparator 1 auf, dem Radar-Echo- oder Video-Informationen, einschließlich Festzeichenechos, an einem Eingang 2 sowie ein Bezugssignal zugeführt werden, das von einer Bezugssignalquelle 3 geliefert wird; das Bezugssignal hat eine Amplitude, die etwas über dem mittleren Rauschpegel des Empfängers liegt Das Ausgangssignal des !Comparators 3 wird einer Entfernungs-Quantisierschaltung 4 zugeführt die wiederum ein Ausgangssignal zu einem Entfernungs-Integrator 5 liefert; dabei werden sowohl die Quantisierschaltung 4 als auch der Integrator 5 synchron durch Impulse von einem Taktimpuls-Generator 6 taktgesteuert Das Ausgangssignal des Entfernungs-Integrators 5 wird auf einen Azimut-Integrator 7 gegeben, der durch Impulse von einem Impulsgenerator 8 schrittweise weitergezählt wird, die Impulse von dem Generator 8 dienen dazu, das überstrichene bzw. überwachte Gebiet azimutal aufzuteilen. Der Azimut-Integrator liefert ein Ausgangssignal zu einer Anordnung 9 von Komparatoren, die drei (nicht getrennt dargestellte) Komparatoren aufweist die parallel geschaltet sind; jeder Komparator hat einen Eingang für unterschiedliche Bezugssignale, die jeweils durch drei Bezugssignalquellen 10 (nicht getrennt dargestellt) zugeführt werden. Die Anordnung 9 von Komparatoren liefert ein Ausgangssignal zu einer ersten Verzögerungseinrichtung 11 und einem Dekodie rer 12, wobei das Ausgangssignal von der ersten Verzögerungseinrichtung 11 einer zweiten Verzögerungseinrichtung 13 mit der gleichen Verzögerungszeit wie die erste Verzögerungseinrichtung 11 und dem Dekodierer 12 zugeführt wird. Das Ausgangssignal von der zweiten Verzögerungseinrichtung 13 wird auch auf den Dekodierer 12 gegeben, der Ausgangssignale zu einem Speicher 14 liefert, die beim nächstfolgenden Durchlauf des Rundsicht-Anzeigegerätes verwendet werden.

Gemäß F i g. 2 empfängt ein Rundsicht-Anzeigegerät 20 beim Betrieb Echosignale von zwei Quellen, nämlich von einem unbewegten Radarziel, beispielsweise Gebäude, Turm, Mast, Berg usw. (ein solches Ziel wird auch als Festziel bezeichnet) sowie von den üblichen

hü beweglichen Zielen; in Fig.2 ist ein Festziel bei 21 angedeutet, während die beiden beweglichen Ziele die Bezugszeichen 22 tragen. Bei der Darstellung des Rundsichtanzeigegerätes nach F i g. 2 sind vier aufeinanderfolgende Abtastläufe der Radarantenne darge-

h i steilt so daß man die Bewegung der Ziele 22 erkennen kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das überstrichene oder überwachte Gebiet in Sektoren 23

aufgeteilt, von denen es im vorliegenden Beispiel 64 000 (von denen aus Gründen der Klarheit nur einige wenige dargestellt sind) gibt. Die Sektoren 23 werden gebildet, indem der Abstand bzw. die Entfernung durch die Taktimpulse von dem Impulsgenerator 6, die in Intervallen von 16 μδ auftreten, in diskrete Teile oder Bereiche aufgeteilt wird; der Azimutwinkel des Radarabtaststrahls wird durch Impulse von dem Impulsgenerator 8 in 6000 Stufen oder Inkremente 25 aufgeteilt. Wie in Fig.3 dargestellt ist, wird jeder Sektor 23 durch die Entfernungs-Quantisierschaltung 4 beim Auftreten weiterer Impulse von dem Impulsgenerator 6 in 16 Entfernungs-Inkremente 26 und durch die übermittelten Radarimpulsfolgefrequenzen bzw. Wiederholungsfrequenzen in 16 Azimut-Inkremente 27a bis 27p weiter aufgeteilt, so daß sich 256 Zonen 28 ergeben.

Beim Betrieb der Anlage werden die an dem Eingang 2 des !Comparators 1 empfangenen Radarechos mit dem Signal von der Bezugssignalquelle 3 verglichen, wobei die Zahl der Zonen 28 in jedem Azimut-Inkrement 27a oder 276 oder ... 27p, die Echos mit einer größeren Amplitude als das Signal von der Quelle 3 empfangen haben, summiert und durch den Entfernungsintegrator 5 gespeichert werden. Damit enthält also der Integrator 5 eine Zahl (von 0 bis 16, da es 16 Entfernungs-Inkremente 26 gibt) für jedes der Azimut-Inkremente 27a bis 27p; diese Zahlen werden dann durch den Azimit-Integrator 7 summiert, so daß sich eine Zahl für jeden Sektor 23 ergibt, die die Größe bzw. das Ausmaß der Festzeichen in diesem Sektor darstellt. In der Praxis können diese Zahlen durch einen geeigneten Faktor geteilt werden, der von den Betriebsanforderungen abhängt.

Die ein Maß für die Festzeichen darstellende Zahl für jeden Sektor 23 wird in der Folge zu der Anordnung 9 von Komparatoren geführt, wo sie mit jeder der drei Bezugssignalquellen 10 verglichen wird. Der Wert einer jeden Bezugssignalquelle 10 variiert von einer Radaranlage zu einer anderen, da der zu erwartende Pegel an Festzeichen sich jeweils mit dem Ort ändert, an dem sich ίο die Radaranlage befindet. Die Bezugssignalquellen 10 können Ausgangssignale erzeugen, die einen linearen Abstand voneinander haben; als Alternative hierzu können sie einen Abstand voneinander haben, der logarithmisch, oder auf andere geeignete Weise ausgelegt ist. Anhand von Fig.4 soll nun erläutert werden, warum mehr als eine Bezugssignalquelle 10 vorgesehen ist; in Fig.4 ist schraffiert ein großes Festzeichengebiet 30 dargestellt, das sich über mehrere Sektoren 23 erstreckt; weiterhin ist ein Gebiet mit w unterbrochenen, also stückweise auftretenden Festzeichen 31, ebenfalls schraffiert, dargestellt, bei dem jeder Festzeichenbereich näherungsweise die Größe eines Zieles hat. Der Sektor 23a enthält einen sehr großen Anteil an Festzeichen, so daß die Zahl, die den Festzeichenwert für diesen Sektor angibt, nahe beim Maximum liegt; im Gegensatz hierzu enthält der Sektor 236 nur einen geringen Anteil an Festzeichen, so daß seine Zahl, die den Festzeichenwert angibt, klein ist Würde also nur eine einzige Bezugssignalquelle 10 w> verwendet, dann müßte die Bezugssignalquelle 10 ein sehr starkes Signal liefern, um zu vermeiden, daß ein bewegliches Ziel als Festziel erkannt wird; dann müßte jedoch dieses Signal so hoch sein, daß viele kleine Festzeichenechos 31 nicht als Festzeichen erkannt ·>> werden wurden.

Die Ausgangssignale der Anordnung 9 von Komparatoren werden zu dem Dekodierer 12 geführt, der als paralleles Eingangssignal das Ausgangssignal der Anordnung 9 von Komparatoren für den interessierenden Sektor und für den vorhergehenden und den nachfolgenden azimutalen Sektor empfängt; dabei ist der interessierende azimutale Sektor durch die Verzögerungseinrichtung 11 verzögert worden, während der vorhergehende azimutale Sektor durch beide Verzögerungseinrichtunger» 11 und 13 verzögert worden ist; der darauf folgende azimutale Sektor ist nicht verzögert Es soll nun angenommen werden, daß der interessierende Sektor der Sektor 23a in F i g. 4 ist; da es sich um eine sehr große Festzeichenfläche handelt, übersteigt sie den Pegel des größten Bezugssignals der Quelle 10; dann wird durch den Dekodierer 12 ermittelt, daß Festzeichen in dem Sektor 23a vorhanden sind. Wenn jedoch das Ausgangssignal von der Anordnung 9 von Komparatoren ein kleines Festzeichengebiet anzeigt, wie z. B. im Sektor 236 von F i g. 4, dann untersucht der Dekodierer 112, ob in den Sektoren, die in der Nähe der Seiten des interessierenden Sektors, d. h. des Sektors 23b liegen, die Anwesenheit von Fremdzeichen festgestellt worden ist oder nicht. So sind in F i g. 5 die Sektoren, mit denen eine Korrelation durchgeführt wird, in durchgezogenen Linien schraffiert dargestellt. Aus Fig.4 läßt sich erkennen, daß der benachbarte weitere Entfernungssektor 23c einen beträchtlichen Anteil an Festzeichen erhält, so daß der Dekodierer das Vorhandensein von Festzeichen im Sektor 236 feststellt, obwohl der Anteii der Festzeichen im Sektor 236 kleiner als ein Ziel ist. Auf ähnliche Weise werden die kleinen Festzeichenechos 31 für jeden Sektor kreuzkorreliert, so daß der Dekodierer 12 das Vorhandensein von Festzeichen feststellt

Stellt der Dekodierer fest, daß Festzeichen in einem Sektor vorhanden sind, so wird ein Ausgangssignal zu dem Speicher 14 geführt, wodurch während der nächsten Abtastung der Radarantenne für diesen speziellen Sektor die Radaranordnung auf die Betriebsart umgeschaltet wird, die als »Festzeichenunterdrükkungsradar« oder »Festzeichenlöschungsradar« (MTI) bezeichnet wird; dadurch werden in diesem speziellen Sektor nur sich bewegende Ziele beobachtet, so daß die Festzeichen wesentlich veirringert werden. Das Ausgangssignal von dem Speicher 14 kann auch dazu verwendet werden, ein Signal mit niedrigem Pegel zu erzeugen, das mit dem Anzeige-Video-Signal gemischt werden kann, um die Festzeichenbereiche als Geisterecho einzublenden; als Alternative hierzu können die Festzeichen-Informationen über ein Verbindungsglied mit geringer, schmaler Bandbreite geführt werden, so daß alieine die Festzeichenbereiche aufgezeichnet werden können.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde der Dekodierer 12 dazu verwendet, eine Korrelation mit Sektoren herzustellen, die den Seiten eines interessierenden Sektors benachbart sind; in bestimmten Fällen kann es jedoch erstrebenswert sein, die Korrelationsfläche zu erhöhen, um auch die Sektoren an den Ecken des interessierenden Sektors einzuschließen. Dann kann eine Korrelationsfläche verwendet werden, wie sie in F i g. 5 mit gestrichelten Linien schraffiert dargestellt ist

Obwohl die vorliegende Erfindung an einem Einsatzgebiet beschrieben worden ist, bei dem eine Auswahl zwischen der Verwendung einer herkömmlichen Impulsradar-Anordnung oder des Betriebs als Festzeichenlöschungsradar getroffen wird, ergibt sich für den Fachmann auf diesem Gebiet aus der Erläuterung der Erfindung, daß die hier beschriebene Korreiations-

Technik auch bei anderen Einsatzgebieten gebraucht werden kann, um in Abhängigkeit von den Betriebsanforderungen zwischen den verschiedenen Arten der Videoanzeige auszuwählen; beispielsweise kann zwischen Video-Anzeigen ausgewählt werden, die unterschiedliches Auflösungsvermögen für Festzeichen liefern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ausschaltung von Stör- und Festzeichen, bei der der zu überwachende Bereich in Ringsektoren unterteilt wird, die wiederum in eine Vielzahl von Zonen unterteilt werden, wobei für jeden Ringsektor die Anzahl der Zonen auf summiert wird, in denen ein Signal festgestellt wird, und bei der zur Erkennung von Clutter das Ergebnis der Summierung mit benachbarten Bereichen korreliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringsektor-Summensignal mit wenigstens einem für das Vorhandensein von Clutter repräsentativen Schwellwert verglichen wird und daß anhand der Korrelation mit den Werten der umgebenden Ringsektoren solche Ringsektoren als zu einem Cluttergebiet gehörig erkannt werden, derer. Summenwert unterhalb des Schwellwertes liegt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn in einem bestimmten Ringsektor Clutter festgestellt wird, die Radar-Antenne für diesen Sektor bei der nachfolgenden Abtastung in den M. T. I.-Modus geschaltet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringsektor-Summensignal zum Vergleich mit den Schwellwerten einer mit Bezugsquellen (10) verbundenen Komparatoranordnung (9) zugeführt ist, der zur Korrelation mit den Werten der umgebenden Ringsektoren eine Korrelationsschaltung (11,12,13) nachgeschaltet ist, und daß ein bei Feststellung von Clutter den M. T. I.-Modus steuernder Speicher (14) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn in einer Kombination von Ringsektoren (23) Clutter festgestellt wird, die Einrichtung bei der nachfolgenden Abtastung in den M. T. I.-Modus geschaltet wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoranordnung (9) mit einem den Ringsektor in eine Vielzahl von Entfernungsschritte (26) aufteilenden Entfernungsquantisierer (4) gekoppelt ist, daß der Ringsektor (23) zur Bildung der einzelnen Zonen (28) gesteuert von der Radar-Impulsfolgefrequenz in eine Vielzahl von Azimut-Schritte aufgeteilt ist, daß zur Aufsummierung jedes einen vorbestimmten Wert überschreitenden Signals der Zonen (28) ein Entfernungsintegrator (5) und ein Azimut-Integrator (7) vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden so Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoranordnung (9) wenigstens zwei Komparatoren mit unterschiedlichen Schwellwerten aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3—6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsschaltung (11, 12, 13) eine erste (11) und eine zweite Verzögerungseinheit (13) sowie einen Dekoder (12) aufweist, in welchem das Ausgangssignal der Komparatoranordnung (9) derart bewertet wird, daß bei Vorliegen eines den höchsten Schwellwert w) überschreitenden Ausgangssignals Clutter in dem betreffenden Ringsektor festgestellt wird, daß bei Vorliegen eines einen anderen Schwellwert unterhalb des höchsten Schwellwerts überschreitenden Ausgangssignals dieses mit den Ausgangssignalen t>"> von benachbarten Ringsektoren korreliert wird, und daß bei Feststellung von Clutter in den benachbarten Ringsektoren auch Clutter in dem betreffenden Ringsektor als vorhanden gilt

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringsektor-Summensignal mit den Werten der an den Seitenlinien des Ringsektors anliegenden benachbarten Ringsektoren korreliert wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelation auch mit den Werten der an die Ecken des Ringsektors angrenzenden benachbarten Ringsektoren erfolgt

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7—9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Dekoders (12) dem Speicher (14) zugeführt ist