DE2735745C2 - Verfahren zur Verarbeitung der Videosignale einer Flugzeug-Kohärenz-Radaranlage mit "synthetischer" Antenne - Google Patents

Description

50 ander abgezogen, um den Betrag und das Vorzeichen

des Fokussierfehlers festzustellen. Diese Methode ist nur bei einem Verfolgungsbetrieb anwendbar. Beide

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbei- Methoden haben sich für die Anwendung der digitalen tung der Videosignale, die von einem an Bord eines Datenverarbeitung als zu kompliziert erwiesen. Ferner Flugzeugs angeordneten Kohärenz-Impuls-Radargerät 55 werden bei der zuletzt genannten Methode die Daten mit einer seitwärts zum Flugweg gerichteten festen An- über den Fokussierfehler durch Daten gestört, die von tenne während aufeinanderfolgender Entfernungsabta- neben der Sichtachse liegenden Zielen stammen, also stungen geliefert werden, zu Bilddatensignalen, die ein von großen Echos, die sich nicht im Korrelationsmaxilinienweise aufgebautes Bild ergeben, bei welchem Ver- mum befinden.

fahren jeweils einer Gruppe aus aufeinanderfolgenden 60 Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun-Entfernungsabtastungen stammenden, dem gleichen de, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu Entfernungsintervall zugeordneten Videosignalen Pha- schaffen, das auf einfache Weise die Kompensation von senkorrekturen erteilt werden, die eine Strahlfokussie- Fokussierfehlern ermöglicht.

rung bewirken (synthetische Antenne), worauf die je- Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge-

weils zu einer Gruppe gehörenden, phasenkorrigierten 65 löst, daß aus den zu einer Gruppe gehörenden, phasen-Videosignale zu den Bildsignalen addiert werden. korrigierten Videosignalen wenigstens drei benachbar-

Ein solches Verfahren ist Gegenstand des älteren te Teilgruppen gebildet und dann die von diesen Teildeutschen Patentes 22 26 163, dessen Bekanntmachung gruppen definierten resultierenden Vektoren bestimmt

werden, daß dann die mittlere Phasenlage für die Vektoren der ersten und der dritten Teilgruppe festgestellt und mit der Phasenlage des mittleren Vektors verglichen wird und daß von dem Phasenvergleich ein Fehlersignal für die Phasenkorrektur abgeleitet wird, das eine Änderung der Phasenkorrektur in dem Sinne bewirkt, daß die Abweichung der mittleren Phasenlage der beiden Vektoren der ersten und der dritten Teilgruppe von der Phasenlage des Vektors der mittleren Teilgruppe verschwindet

Demgemäß wird durch die Erfindung ein Verfahren zur automatischen Fokussierung einer synthetischen Antenne geschaffen, bei dem Fokussier-Fehlersignale durch Vergleich von Korrelationsdaten gewonnen werden, die von einer ausgewählten Anzahl synthetischer Teilantennen gewonnen werden. Beispielsweise kann die gesamte synthetische Antenne oder Strahlergruppe in drei aneinandergrenzende Teilgruppen unterteilt werden, indem die nacheinander abgeleiteten Signale, welche jede Teilgruppe bilden, zunächst vorsummiert und dann zusammen mit dem entsprechenden Abschnitt der quadratischen Fokussier-Bezugsfunkiion verarbeitet wird. Diese fokussierten Vorsummen wenien dann integriert, um für jede Teilgruppe einen resultierenden Vektor nach Betrag und Phase zu bilden. Die Resultierenden dieser drei Teilgruppen können dann durch vektorielle Addition der Teilgruppen-Resultierenden zur Bildung der vollen Gruppe zur Ableitung von Bildsignalen verwendet werden. Bei mangelnder Fokussierung ergibt das erfindungsgemäße Verfahren Daten über die relative Phasenlage der den drei Teilgruppen zugeordneten Vektoren, deren Vorzeichen angibt, ob die Gruppe über- oder unterfokussiert ist und deren Größe das Ausmaß des Fokussierfehlers angibt. Für die Extraktion der Fokussierdaten ist es nicht erforderlich, daß die Streupunkte auf der Erdoberfläche oder Ziele auf der Achse liegen, also auf dem Korrelationsmaximum der synthetischen Antenne, sondern es liefert höchst zuverlässige Daten auch für Streupunkte, die einen erheblichen Abstand von der Achse haben.

Allgemein wird das Fokussiersignal gewonnen, indem der relative Phasenwinkel des resultierenden Vektors einer ersten Endgruppe in bezug auf den resultierenden Vektor der anderen Endgruppe gemessen und die Halbierende dieses Winkels mit dem Phasenwinkel des resultierenden Vektors der mittleren Gruppe verglichen wird. Bei einwandfreier Fokussierung ist die Winkelhalbierende zwischen den Phasenwinkeln der resultierenden Vektoren der äußeren Teilgruppen mit dem resultierenden Vektor der zentralen Teilgruppe sowohl für auf als auch für neben der Achse liegenden Ziele in Phase. Der Phasenvergleich liefert ein genaues Maß für die Größe des Fokussierfehlers. Da komplizierte Ziele mehr als einen Streupunkt in einer Auflösungszelle haben und dadurch die Fokussier-Fehlerdaten stören können und da die Phasenfehler-Messungen ebenso an Rauschsignalen wie an von speziellen Zielen stammenden Signalen stattfinden können, ist es zweckmäßig, die Fehlerdaten zu bewerten, bevor sie, gegebenenfalls nach vorhergehender Glättung, zur Änderung der Phasenkorrektur verwendet werden.

Um eine fortlaufende Auswahl von Fokussier-Fehlerdaten zu ermöglichen, die von ausgeprägten Streupunkten stammen, wird über einen bestimmten Bereich des abgetasteten Gebietes ein Mittelwert der Bilddaten gebildet, der als sich dynamisch ändernder Schwellenwert dient, mit dem die Größe des Bildsignals für das in diesem Bereich liegende, zentrale Auflösungselement verglichen wird. Wenn dieser Mittelwert des örtlichen Bereiches um einen bestimmten Betrag überschritten wird, werden die durch die Korrelation der zentralen Auflösungszelle abgeleiteten Fokussier-Fehlerdaten in die Korrekturschaltung eingegeben. Diese Auswahl gewährleistet, daß nur brauchbare Fokussier-Fehlerdaten zur Änderung der Phasenkorrektur zugelassen werden und daß eine Vergiftung durch falsche Fokussier-Fehlerdaten, die auf Phasen-Interferenzen zwischen den Signalen komplizierte Ziele zurückzuführen sind, auf ein Minimum reduziert wird. Die geglätteten Fokussier-Fehlerdaten können in einem System mit geschlossener Schleife dazu benutzt werden, Fehler bezüglich der Geschwindigkeit quer zur Blickrichtung und damit die entsprechenden Eingangsdaten für die Phasenkorrektur zur Erzeugung der synthetischen Antenne zu korrigieren, so daß eine Änderung der quadratischen Fokussier-Bezugsfunktion erfolgt, welche auf die Videosignale angewandt wird.

^: Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden demnach zuverlässige Informationen über die erreichte Fokussierung gewonnen, die t/on dem zur Bildung der synthetischen Antenne dienenden Korrelationsprozeß selbst abgeleitet werden. Daher ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur ein Minimum an zusätzlichen Einrichtungen zu den ohnehin zur Korrelation benötigten Einrichtungen erforderlich. Von besonderem Vorteil ist, daß die Fokussier-Informationen sowohl von Streupunkten erhalten werden, die auf der Achse liegen, als auch von solchen, die erheblich neben der Sichtlinie der synthetischen Antenne oder dem Korrelationsmaximum liegen. Endlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestalten, daß es weder von komplexen Zielen noch von Rauschsignalen nennenswert gestört werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispsiels näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigt

Fig. la ein Vektor-Diagramm, das veranschaulicht, wie sich die Signalvektoren einer optimal auf ein auf der Sichtlinie, also im Korrelationsmaximum der synthetisch gebildeten Antenne oder Strahlergruppe liegendes Ziel fokussierten Strahlergruppen addieren,

Fig. Ib ein Diagramm, das in übertriebener Weise die geometrischen Beziehungen zwischen einem geradlinigen Flugweg und einem Streupunkt O zusammen mit einem Kreisbogen veranschaulicht, der eine Linie gleicher Phase der am Streupunkt O reflektierten Echosignale bildet,

F i rr, 2a ein Vektor-Diagramm, das die einzelnen Vektoren sowie die Resultierenden für Untergruppen sowie für die gesamte Strahlergruppe veranschaulicht, die einer synthetischen Gruppe in dem Fall entsprechen, daß bei optimaler Fokussierung das Ziel rechts von der Sichtachse der synthetischen Strahlergruppe liegt,

F i g. 2b ein Diagramm, das in übertriebener Weise die geometrischen Beziehungen zwischen dem geradlinigen Flugweg und einem rechts von der Sichtlinie der synthetischen Antenne liegenden Streupunkt P veranschaulicht, zusammen mit Kreisbogen, welche Linien konstanter Phase von an den Streupunkten P und O reflektierten Echosignalen bilden,

Fig.2c ein Vektor-Diagramm, das die relative Lage der resultierenden Vektoren von Untergruppen veran-

5 6

schaulicht, die von den drei Untergruppen nach über 2a läuterung der erfindungsgemäßen Strahlfokussierung,

abgeleitet worden sind, F i g. 9a, 9b, 9c ein Blockschaltbild der Einrichtungen

Fig. 3a ein Vektor-Diagramm, das veranschaulicht, zur Bildung eines Fokussier-Fehler-Signals und Korrek-

wie sich die Signalvektoren über der synthetischen tür der Strahlfokussierung nach der Erfindung,

Strahlergruppe addieren, wenn der Streupunkt zwar auf 5 Fig. 10 einen Programmablaufplan, der die zur Ver-

der Sichtlinie liegt, jedoch ein Zustand der Unterfokus- arbeitung der Videosignale erforderlichen Schritte ver-

sierung existiert, anschaulicht,

Fig.3b ein Diagramm, das in übertriebener Weise Fig. 11 ein Schaltbild und Flußdiagramm zur weite-

die geometrischen Verhältnisse zwischen einem geradli- ren Erläuterung der als erstes erfolgenden Berechnung

nigeti Flugweg und einem auf der Sichtlinie liegenden 10 der quadratischen Fokussierparameter,

Streupunkt P veranschaulicht, wenn die Strahlergruppe F i g. 12 ein Schaltbild und Flußdiagramm zur Erläute-

auf einen jenseits des Streupunktes Fliegenden Punkt O rung der Erzeugung der Azimut-Fokussier-Bezugsfunk-

fokussiert ist (Zustand der Unterfokussierung), zusam- tionsgruppe,

men mit konstante Phasen der Echosignale anzeigenden Fi g. 13 ein Schaltbild und Flußdiagramm zur wcite-

Kreisbogen, 15 ren Erläuterung des Schrittes 5 im Programmablaufplan

Fig.3c ein Vektor-Diagramm zur Erläuterung der nach Fig. 10,

Ableitung des Fokussier-Fehlersignals für den in Fig. 14 ein Schaltbild und Flußdiagramm zur weite-

F i g. 3a veranschaulichten Zustand, ren Erläuterung des Schrittes 7 im Programmablaufplan

Fig.4a ein Vektor-Diagramm, das veranschaulicht, nach Fig. 10,

wie sich die Vektoren über einer synthetischen Strahler- 20 Fig. 15 ein Schaltbild und FiuSdiagramiu zur weiiegruppe für ein auf der Sichtlinie liegendes Ziel im Zu- ren Erläuterung der Schritte 13, 14 und 15 im Flußdiastand derÜberfokussierungaddieren, grammnach Fig. 10,

Fig.4b ein Diagramm, das in übertriebener Weise Fig. 16a, 16b und 16c Schaltbilder und Flußdiagram-

die geometrischen Beziehungen zwischen einem gerad- me zur weiteren Erläuterung der Bestimmung der Fo-

linigen Flugweg und den Bogen konstanter Phase für 25 kussier-Fehlerfunktion,

den Fokussierpunkt O und einen jenseits des Fokussier- F i g. 17 ein Schaltbild und Flußdiagramm zur wcitc-

punktes liegenden Streupunkt P veranschaulicht (Zu- ren Erläuterung der Bestimmung der Fehlerfunktion

stand der Überfokussierung), und

Fig.4c ein Vektor-Diagramm zur Erläuterung der Fi g.\ä die schematische Darstellung eines Teils der

Ableitung des Fokussier-Fehlersignals für den in 30 synthetischen Gruppe zur Erläuterung der Tatsache,

F i g. 4a gezeigten Zustand, daß jeder geeignete örtliche Bereich zur Bestimmung

Fig.5a ein Vektor-Diagramm, das veranschaulicht, der Gültigkeit des fokussierten Bereiches nach der Er-

wie sich die Signalvektoren über der synthetischen findung benutzt werden kann.

Strahlergruppe addieren, wenn sowohl der Streupunkt Vor der Beschreibung des Ausführungsbeispiels an-

rechts der Sichtlinie liegt als auch ein Zustand der Über- 35 hand der Zeichnung soll das Prinzip der erfindungsge-

fokussierung besteht, mäßen Autofokussierung allgemein erläutert werden.

F i g. 5b ein Diagramm der geometrischen Verhältnis- Die Bildung einer synthetischen Antenne oder Strahler-

se zwischen einem geradlinigen Flugweg und den Bogen gruppe hoher Auflösung erfordert, daß auf die kohären-

konstanter Phase für den außerhalb der Sichtlinie lie- ten Rohdaten eine quadratische Fokussier-Bezugsfunk-

genden Streupunkt P und den Fokussierpunkt O ent- 40 tion angewendet wird, damit sich alle Signalvektoren

sprechend dem Vektor-Diagramm nach F i g. 5a, der Gruppe phasengleich im Korrelationsmaximum ad-

F i g. 5c ein Vektor-Diagramm zur Erläuterung der dieren, das sich gewöhnlich im Zentrum der syntheti-

Ableitung des Fokussier-Fehlersignals von dem Strah- sehen Gruppe befindet. Die Fokussier-Bezugsfunktion

lerzustand nach F i g. 5a, hat im wesentlichen die Aufgabe, die Phase jedes Signal-

F i g. 6 ein Vektor-Diagramm, das für einen auf der 45 oder Vorsummen-Vektors so zu drehen, daß die einen

Ziellinie liegenden Streupunkt die quadratischen Bezie- Bruchteil der Wellenlänge betragende doppelte Weg-

hungen der Vektorphasen über der Gruppe für drei differenz zwischen jedem Datenpunkt längs der Grup-

Zustände der Überfokussierung, nämlich für 90°, 180° pe, also des Flugweges, und einem entsprechenden

und 270^c von der Gruppenmitte zum Gruppenende, und Punkt auf einem den jeweiligen Zielpunkt zum Zentrum

für einen Zustand der Unterfokussierung, nämlich einer 50 habenden Kreisbogen ausgeglichen wird. Die azimutale

quadratischen Phssenänderung von der Gruppenmitte Fokussier-Bezugsfunktion hängt demgemäß von der

zum Gruppenende von 90° veranschaulicht, zusammen Entfernung, der Blickrichtung, Abweichungen von ei-

mit den entsprechenden Resultierenden der Teilgruppe, nem geradlinigen Flugbild und der Fluggeschwindigkeit

F i g. 7a ein Vektor-Diagramm, das die Vektor-Addi- ab. Daten über die Entfernung stehen mit ausreichender

tion über der synthetischen Gruppe für einen auf der 55 Genauigkeit unmittelbar zur Verfugung, da sie der Si-

Sichtlinie liegenden Streupunkt, mehrere rechts der gnallaufzeit entsprechen. Dagegen werden Daten über

Sichtiinie liegende Streupunkte und einen links der die Fluggeschwindigkeit gewöhnlich von einer Inertial-

Sichtlinie liegenden Streupunkt veranschaulicht, wobei Plattform oder einem anderen Sensor abgeleitet, wie

in allen Fällen eine gleiche Überfokussierung besteht, beispielsweise einem Doppler-Navigator. Es ist be-

die eine Phasendrehung um 90° von der Gruppenmitte 60 kannt, daß Inertial-Plattformen gewöhnlich gute Be-

zum Gruppenende bewirkt. schleunigungsdaten liefern, daß jedoch die Genauigkeit

Fig. 7b ein Vekior-Diagranirn zur Erläuterung der der von ihnen gelieferten Geschwindigkeitsdaten um so

Wirkung auf die Phasenbeziehungen der Resultieren- mehr abnimmt wie die Flugzeit andauert. Für syntheti-

den der Teilgruppen, wenn sich der Streupunkt bei kon- sehe Antennen mit sehr hoher Auflösung, insbesondere

stantem Ausmaß der Überfokussierung von der Sichtli- 65 bei großen Abständen (at long standoff distances) ist

nie fortbewegt, eine sehr hohe Genauigkeit der Daten über die Ge-

F i g. 8 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Ver- schwindigkeit in Richtung quer zur Sichtlinie erforder-

arbeitung der Videosignale eines Radargerätes zur Er- Hch, wenn eine perfekte Fokussierung erzielt und gute

Nebenzipfelunterdrückung aufrechterhalten werden sollen. Obwohl die erfindungsgemäße Autofokussierung auf alle Fehler anspricht, die eine Defokussierung bewirken, wie beispielsweise Entfernung, Richtungsänderungen und Geschwindigkeitsänderungen, hat es sich gezeigt, daß Geschwindigkeitsfehler den größten Anteil bilden. Wenn ein Geschwindigkeitsfehler existiert, sind die Endvektoren der zur Bildung einer synthetischen Antenne /.is verarbeitenden Signale gegenüber denjenigen Signalen, welche den mittleren Teil der synthetischen Antenne bilden, erheblich außer Phase, was eine Verschlechterung hinsichtlich der Nebenzipfui zur Folge hat. Da die erfindungsgemäße Autofokussierung von einem Rückkopplungssystem mit geschlossener Schleife Gebrauch macht, werden die Probleme bezüglich einer genauen Erfassung der quer zur Sichtlinie gerichteten Geschwindigkeit sowie bezüglich anderer Faktoren, die eine Verschlechterung der Fokussierung zur Folge haben, bedeutend vermindert. Es sei erwähnt, daß die Erfindung nicht in der Lage isi, augenblickliche Fositionsfehler des Flugzeugs längs des Flugweges zu korrigieren, deren Dauer nicht wesentlich größer ist als die Zeit, die zum Durchfliegen der effektiven Länge der Strahlergruppen erforderlich ist, weil eine Glättung der abgeleiteten Fokussier-Fehlerdaten erforderlich ist. Diese Korrekturen können gewöhnlich anhand von Daten erfolgen, die von Beschleunigungsmessern abgeleitet werden.

Bei der Bildung einer reellen oder synthetischen Strahlergruppe gibt es extrahierbare Daten, deren Vorzeichen angibt, ob die Strahlergruppe über- oder unterfokussiert ist und deren Betrag das Ausmaß der Defokussierung angibt. Bei der erfindungsgemäßen Autofokussierung wird die synthetische Gruppe so betrachtet, als sei sie in eine bestimmte Anzahl von Untergruppen unterteilt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Unterteilung in drei aneinander angrenzende, fokussiertc Tcilgruppen, .".amlich eine linke Teilgruppe, eine mittlere Teilgruppe und eine rechte Teilgruppe. Es ist zu erwähnen, daß bei dem dargestellten System die drei Teilgruppen im normalen Korrelationsvorgang zur Bildung der synthetischen Gesamtgruppe und zur Ableitung von Bilddatensignalen verwendet werden. Weiterhin sind bei dem dargestellten System, bei dem die Gruppe in Teilgruppen unterteilt ist, die zur Ermittlung des Fokussierfehlers erforderlichen Daten unmittelbar abtrennbar. Wenn eine Amplitudengewichtung über der gesamten Gruppe stattfindet, um Nebenzipfel zu reduzieren, ist die entsprechende Gewichtung über jeder Teilgruppe auch für die erfindungsgemäße Autofokussierung geeignet.

Die vorsummierten und fokussierten Vektoren, die eine optimal fokussierte synthetische Gruppe bilden, sind in Phase, wenn das Punktziel im Zentrum der synthetisch gebildeten Strahlungskeule liegt Liegen die Ziele außerhalb des Zentrums der Strahlungskeule, besteht jedoch eine optimale Fokussierung, bewirkt das lineare Phasenglied, daß die Vektoren über der Gruppe gegeneinander linear in der Phase gedreht sind und bei der Summierung einen Halbkreis bilden. Wenn ein quadratischer Phasenfehler oder eine Defokussierung vorliegt, eilt die Halbierende des Winkels zwischen den resultierenden Vektoren A und C der Endteilgruppen dem resultierenden Vektor B der mittleren Teilgruppe voraus oder nach, je nachdem, ob eine Unterfokussierung oder eine Oberfokussiemng vorliegt Es wurde also festgestellt, daß bei der Bildung von drei Teilgruppen das Verhalten der Halbierenden des Winkels zwischen den Vektoren der beiden Endteilgruppen in bezug auf den resultierenden Vektor der mittleren Teilgruppe als Bezugsphase zwei Größen liefert, nämlich den Betrag der Winkeldifferenz entsprechend dem Ausmaß der Defokussierung und das Vorzeichen der Winkeldifferenz entsprechend dem Vorliegen einer Überfokussierung oder einer Umerfokussierung der synthetischen Gruppe. Weiterhin wurde festgestellt, daß zusätzliche lineare Phasenänderungen über der Gruppe infolge eines Abliegens eines Zieles von der Sichtlinie innerhalb der synthetisch gebildeten Hauptstrahlungskcule die Messung des quadratischen Phasenfehlers nicht wesentlich beeinträchtigt. Die Lage der Halbierenden des Winkels zwischen den resultierenden Vektoren für die Endteilgruppen kann unmittelbar in bezug auf die Resultierende B der mittleren Teilgruppe bestimmt werden. Es ist auch möglich, die Phasenlage in bezug auf eine willkürlich gewählte Bezugsphase festzustellen und mit dem Phasenwinkel zu vergleichen, die die Resultierende der zentraien Teügruppe mit der gleichen willkürlichen Bezugsphase bildet.

Es sei erwähnt, daß eine Phasenkorrektur nicht erforderlich ist, wenn der Flugweg einen Kreis um den Zielpunkt beschreibt. Demgemäß besteht beim Fliegen eines geradlinigen oder eines von einem Kreisbogen abweichenden gekrümmten Weges die Fokussierung darin, daß jedem Abtastpunkt längs der Gruppe die richtige Phasenkorrektur erteilt wird, die dem doppelten Abstand zwischen dem tatsächlichen Flugweg und einem Kreisbogen um einen gegebenen Streupunkt am Boden oder Ziel entspricht. Wenn die quadratische Fokussier-Korrektur, die nach der Erfindung abgeleitet wird, angewendet wird, um Fehler bezüglich der quer zur Sichtlinie gerichteten Geschwindigkeit zu korrigieren, addieren sich die Signalvektoren für jeden Streupunkt oder jedes Ziel in Phase, wenn der Streupunkt sich im Zentrum der synthetisch gebildeten Strahlungskeule befindet. Liegt der Streupunkt außerhalb der Achse der Strahlungskeule oder Sichtlinie, findet ein Summieren zu einem Kreisbogen statt. Die optimale quadratische Fokussier-Bezugsfunktion hängt nicht kritisch von der Entfernung ab. Daher haben alle Strahlergruppen eine Schärfentiefe, die eine umgekehrte Funktion der Gruppenlänge ist. Wenn die Ausdehnung des von der Strahlungsquelle bedeckten Streifens am Boden in der Entfernung die Schärfentiefe der synthetischen Gruppe überschreitet, erfolgt die Korrektur der Fokussierung als Funktion der Entfernung bei der Berechnung der quadratischen Phasen-Bezugsfunktion, zu welcher der nach der Erfindung abgeleitete und geglättete Fokussierf ehler-Term addiert wird.

Wie die Fi g. la und Ib zeigen, addieren sich die vorsummierten Vektoren der Signale, die von einem auf der Sichtläiie liegenden Punktziel bei optimaler Fokussierung erhalten werden, phasengleich, wie es durch die Vektorfolge 20 dargestellt ist, und ergeben eine lineare Resultierende, das heißt daß das Ziel im Scheitel des synthetisch gebildeten Strahlungsdiagramms liegt Die Signalvektorsumme 22 ist das Ergebnis der Anwendung einer optimalen quadratischen Fokussier-Bezugsfunktion auf die Daten, die nacheinander längs des in F i g. 1 b dargestellten geradlinigen Flugweges erhalten werden. Dadurch wird die Phase jedes Signal-Vorsummenvektors gemäß dieser sich quadratisch ändernden Fokussier-Bezeugsfunktion korrigiert, so daß die Phase jedes Vorsummenvektors 20 die gleiche ist, als ob der Flugweg einem Kreis 24 konstanter Phase um den Punkt O gefolgt wäre. Demgemäß ist die Gruppe gemäß den

ίο

Fig. la und Ib optimal fokussiert, und es liegt das Ziel im Zentrum der synthetisch gebildeten Strahlungskeule. Bei den in F i g. 1 b dargestellten geometrischen Verhältnissen ist die synthetisch gebildete Strahlungskeule unter einem rechten Winkel in bezug auf den Flugweg ausgerichtet. Es ist in der einschlägigen Technik bekannt, daß durch geeignete Änderungen der quadratischen Fokussier-Bezugsfunktion die Strahlungskeule auch unter anderen Winkeln ausgerichtet werden kann und daß auch Krümmungen des Flugweges berücksichtigt werden können. Neben der Anwendung der Fokussier-Bezugsfunktion kann auch eine Amplitudengewichtung der Vorsummenvektoren über der Gruppe stattfinden, um Nebenzipfel zu reduzieren.

Bei dem in den Fig.2a bis 2c dargestellten Beispiel liegt, wie aus F i g. 2b ersichtlich, der Streupunkt P rechts von der Mittelachse oder Sichtlinie der synthetisch gebildeten Strahlungskeule. Auch hier ist die Gruppe optimal fokussiert. Die Stellung des Streupunktes F neben der Achse bewirkt jedoch, daß sich die Phasenlage der vorsummierten Vektoren 26 über der Gruppe linear ändert, so daß ein Kreisabschnitt gebildet wird, in dem Untergruppen-Resultierende A, B und C sowie eine Gesamtgruppen-Resultierende 28 gebildet werden können, von welchen die Gesamtgruppen-Resultierende 28 gleichzeitig die Vektorsumme aus den Teilgruppen-Resultierenden A, B und C ist. Für den beschriebenen Zustand befindet sich das Ziel in einem Punkt P rechts von der Mitte der Strahlungskeule, wie es Fig.2b zeigt, in der ein Bogen konstanter Phase durch die Kurve 34 wiedergegeben ist. Da jedoch die synthetisch gebildete Strahlungskeule auf den Punkt O gerichtet ist, entspricht die angewendete quadratische Phasenkorrektur dem Bogen 36, der zum Punkt O konzentrisch verläuft, so daß eine linear ansteigende Phase zwischen benachbarten Vorsummen-Vektoren vorliegt, die von links nach rechts über die gesamte Gruppe fortschreitet. Die Phasenbeziehung zwischen den Resultierenden der Teilgruppen ist in Fig.2c dargestellt. Wie ersichtlich, ist dabei die Halbierende des Winkels zwisehen der Teilgruppen-Resultierenden A und der Teilgruppen-Resultierenden C in Phase mit der Teilgruppen-Resultierenden B.

Obwohl dieser Fall nicht dargestellt ist, sei darauf hingewiesen, daß bei einem links von der Gruppenmitte liegenden Punktziel in Abhängigkeit von der quadratischen Fokussier-Korrektur, welche die synthetisch gebildete Strahlungskeule auf den Punkt O richtet, eine linear abnehmende Phasenbeziehung zwischen benachbarten fokussierten Vorsummen-Vektoren besteht, die von links nach rechts über die gesamte Gruppe fortschreitet.

Die F i g. 3a, 3b und 3c zeigen den Zustand einer Unterfokussierung, bei dem sich das Ziel auf der Achse im Punkt P befindet, die Gruppe jedoch auf einen Punkt O fokussiert ist, wie es Fig.3b zeigt In diesem Fall ergeben sich die in den Fig.3a und 3c dargestellten TeH-gruppen-Resultierenden A, B und C Ihre Summierung ergibt die Gesamtgmppen-Resultierende 50 (F i g. 3a). Der Betrag dieses Vektors 50 ist ein Maß für das Korrelationsintegral der Gesamtgruppe, das heißt die Amplitude des Bildsignals für die zugeordnete Auflösungszelle.

Bei dem in den Fig.3a bis 3c dargestellten Beispiel erfolgt die Signalverarbeitung in der Weise, als befände sich das Ziel in dem in Fig.3b dargestellten Punkt O. Tatsächlich liegt das Ziel jedoch näher, nämiich im Punkt P. Die angewendete quadratische Fokussierfunktion entspricht dem Kreisbogen 54, so daß die Korrektur für den tatsächlichen Ort des Zieles unzureichend ist, also eine Unterfokussierung entsteht. Zur optimalen Fokussierung müßte die Korrektur für den Ort Pdes Zieles dem stärker gekrümmten Kreisbogen 52 folgen. Demgemäß ist die Gruppe für den Punkt P unterfokussiert. Der durch die Unterfokussierung verbleibende Phasenfehler, der sich quadratisch über die gesamte Gruppe ändert, hat eine symmetrische Nacheilung der Phasen der Endvektoren der Gruppe in bezug auf die Vektoren im Zentrum der Gruppe zur Folge. Die resultierenden Vektoren der Teilgruppen, die bei diesem Zustand entstehen, sind in den F i g. 3a und 3c dargestellt. Der Fig.3c ist zu entnehmen, daß die resultierenden Teilgruppen-Vektoren A und Czusammenfallen, jedoch einen negativen Winkel 60 mit dem resultierenden Vektor B der mittleren Teilgruppe bilden. Die Größe dieses Winkels 60 zeigt das Ausmaß der Defokussierung an. Das negative Vorzeichen des Winkels ist für den Zustand einer Unierfokussierung uharkaieri&üsci'i.

Die F i g. 4a, 4b und 4c veranschaulichen den Zustand einer Überfokussierung, bei dem sich ein Punktziel in einem Punkt Pbefindet, der jenseits des Punktes O liegt, auf den die Gruppe fokussiert ist. Auch hier sind wieder die resultierenden Vektoren A und Cder äußeren Gruppen parallel, wie die Fig.4a und 4c zeigen. Bei dieser Oberfokussierung bilden sie jedoch einen positiven Winkel 68 mit dem resultierenden Vektor öder mittleren Teilgruppe. Auch hier ist wieder die Größe des Winkels 68 in F i g. 4c ein Maß für das Ausmaß der Defokussierung, während das positive Vorzeichen des Winkels eine Überfokussierung anzeigt. Auch hier entspricht der Betrag des resultierenden Vektors 62 für die Gesamtgruppe, der in F i g. 4a dargestellt ist, der Amplitude des Bildsignals für die spezielle Auflösungszelle, die dieser Gruppenkorrelation entspricht.

Es ist zu beachten, daß bei Zielen, also Streupunkten am Boden, die sich irs der Mitte der synthetisch gebildeten Strahlungskeule, also im Korrelationsmaximum befinden, die resultierenden Vektoren der äußeren Teilgruppen parallel zueinander sind. Daher hat die Winkelhalbierende den gleichen Winkel. Wenn sie!, dagegen das Ziel von der Achse entfernt, haben die beiden Vektoren der Endgruppe verschiedene Winkel, jedoch behält die Halbierende des Winkels zwischen diesen beiden Vektoren im wesentlichen den gleichen Winkel in bezug auf den resultierenden Vektor der mittleren Teilgruppe bei.

Fig.5a zeigt den Zustand, bei dem sich das Ziel rechts von der Achse in einem Punkt P befindet und die Gruppe überfokussiert ist, weil die Fokussierung auf einen näher gelegenen Punkt O erfolgt, wie es F i g. 5b zeigt Die Beziehungen zwischen den resultierenden Vektoren für die Teilgruppen sind in den F i g. 5a und 5c dargestellt Der Betrag des für die Gesamtgruppe resultierenden Vektors 72 ist ein Maß für die Amplitude des Bildsignals in der zugeordneten Auflösungszelle. Der in F i g. 5b dargestellte Kreisbogen 74 veranschaulicht den Ort konstanter Phase in bezug auf den Punkt P. Die angewendete quadratische Fokussier-Bezugsfunktion entspricht jedoch einem Bogen 76 konstanter Phase, der zum Punkt O konzentrisch ist Nach diesen beiden Kurven ist die am linken Ende der Gruppe angewendete Phasenkorrektur nahezu korrekt Am anderen Ende der Gruppe addiert sich jedoch der durch die Abweichung von der Sichtlinie bedingte lineare Phasenfehler zu dem quadratischen Phasenfehler in der asymmetrischen Summierung der Vektorphasen über der Gruppe, wie es

F i g. 5a ^eigt.

Bei dieser Kombination von Überfokussierung und Ablage des Zieles von der Achse stimmen die resultierenden Vektoren A und C der Endteilgruppen, die in den F i g. 5a und 5c dargestellt sind, nicht mehr im Winkel überein. Ihre Winkelhalbierende 78 bildet mit dem resultierenden Vektor B der mittleren Teilgruppe einen positiven Winkel 80. Auch hier ist wieder der Betrag des Winkels 80 für das Ausmaß der Defokussierung charakteristisch, während das positive Vorzeichen des Winkels eine Überfokussierung anzeigt.

F i g. 6 veranschaulicht die Summierung der Gruppenvektoren für ein auf der Achse liegendes Punktziel sowohl bei quadratischer Überfokussierung als auch bei quadratischer Unterfokussierung. Die quadratische Phasenänderung -der einzelnen Vorsummen-Vektoren, welche die Gesamtsumme bilden, wird durch Kurven 100,102,104 und 106 veranschaulicht. Die Kurven 100, 102 und 104 repräsentieren die Bedingungen zunehmender Überfokussierung von 9Cr, iöö⁼ und 277" von der GruppenmittP zum Gruppenende. Die Vektorkurve 106 veranschaulicht eine Unterfokussierung um 90°. Diese Kurve hat daher die gleiche Gestalt wie die Kurve 100, hat jedoch die entgegengesetzte Neidui.g. Es wurde festgestellt, daß die gesamte quadratische Phasenänderung über der Gruppe dem Fehler bezüglich der Geschwindigkeit quer zur Sichtlinie proportional ist. Ebenso besteht eine Proportionalität zwischen der gesamten quadratischen Phasenänderung über der Gruppe und dem Phasenwinkel zwischen de: Resultierenden einer mittleren Teilgruppe und der Halbierenden des Winkels zwischen den Resultierenden der beiden äußeren Teilgruppen. Demgemäß besteht eine Proportionalität zwischen dem Fehler der senkrecht zur Sichtlinie gerichteten Geschwindigkeit und dem Winkel, den die Resultierende der mittleren Teilgruppe mit der Winkelhalbierenden zwischen den Resusltierenden der beiden äußeren Teilgruppen bildet. Es wurde sowohl analytisch als auch experimentell nachgewiesen, daß diese Proportionalität im wesentlichen für alle möglichen Stellungen eines Punktziels innerhalb der Hauptkeule einer synthetischen Antenne gilt.

Die in F i g. 7a dargestellten Vektorkurven 86,88 und 90 veranschaulichen einen Zustand der Überfokussierung für ein Punktziel, das auf der Achse liegt bzw. um 90° bzw. 180° nach rechts gegenüber der Achse verschoben ist. Der angegebene Winkelwert bezeichnet die gesamte Phasenverschiebung über eine Hälfte der synthetischen Gruppe, also von der Mitte der Gruppe bis zu deren Ende. Die wechselnden Zustände der Resultierenden der Gesamtgruppen sowie der resultierenden Vektoren der drei Teilgruppen sind in Fig.7a dargestellt. Außerdem zeigt Fig.7b die resultierenden Vektoren der drei Teilgruppen für die außerhalb der Achse liegenden Punktziele in bezug auf den resultierenden Vektor der zentralen Teilgruppe der jeweils zu erzeugenden synthetischen Strahlungskeule^ Es ist zu bemerken, daß die Vektorkurve 86 für eine Überfokussierung bei einem auf der Sichtlinie liegenden Ziel eine symmetrische Gestalt hat Die asymmetrische Vektorkurve 92 veranschaulicht ein Punktziel, dessen Stellung sich links von der Sichtlinie befindet und für das eine quadratische Überfokussierung besteht, die einen quadratischen Phasenfehler von 90° von der Gruppenmitte zum Gruppenende ergibt

Wird in F i g. 7b die Winkelhalbierende zwischen den resultierenden Vektoren A und C der beiden äußeren TeileruDDen der Kurve 86 betrachtet und wird deren Phase mit der Phase des resultierenden Vektors B dei· mittleren Teilgruppe der Kurve 86 verglichen, so ist erkennbar, daß bei der Lage des Punktziels auf der Sichtlinie die Winkelhalbierende 98 die gleiche Phasenlage hat, also mit den resusltierenden Vektoren A und C der Endteilgruppen zusammenfällt. Der den Fokussierfehler angebende Winkel 96 wird mit dem resusltierenden Vektor Ader mittleren Teilgruppe gebildet. Für die resultierenden Vektoren Λ'und C fällt die Winkelhalbierende mit der Winkelhablierenden 98 zusammen, und es ist der Phasenfehler-Winkel 96 der gleiche wie bei dem auf der Sichtlinie liegenden Punktziel, weil beide Vektorkurven eine Überfokussierung von 90° repräsentieren. Bei der Phasenverschiebung von 80° gegenüber d^r Sichtlinie, welche durch die Vektorlienie 90 charakterisiert wird, bildet die Winkelhalbierende zwischen den Vektoren A " und C" ebenfalls den gleichen Winkel wie der Vektor 98. Bei der Unterfokussierung haben die Vektoren A'" und B'" ebenfalls die gleiche Winkelhalbierende 38 in bezug auf den resultierender. Vektor B'" der entsprechenden mittleren Teilgruppe. Es ist ersichtlich, daß das Vorzeichen des Fehlerwinkels anzeigt, ob die Gruppe über- oder unterfokussiert ist.

Es sei erwähnt, daß das Prinzip der erfindungsgemä-Ben Autofokussierung nicht auf bestimmte Systeme mit synthetischen Gruppen beschränkt ist, sondern bei allen Prozessen zur synthetischen Gruppenbildung und anderen Verfahren Anwendung finden kann, bei denen Datengruppen erheblicher Länge verarbeitet werden und einer Fokussierung entsprechende Korrekturen notwendig sind.

Wie in F i g. 8 dargestellt, bewegt sich ein Flugzeug zum Erhalt der für die Bildung einer synthetischen Antenne benötigten Daten längs eines geradlinigen oder sonstigen vorgeschriebenen Weges 115 mit einer Geschwindigkeit V und strahlt von einer Antenne oder Strahlgruppe 110 Impulse eines Kohärenz-Radar-Gerätes seitlich zum Flugweg ab. Die Strahlrichtung kann dabei entweder quer zum Flugweg gerichtet sein, wie es in F i g. 8 dargestellt ist, oder mit dem Flugweg einen geeigneten Schielwinkel bilden. Die Entfernung R wird im wesentlichen längs der Mitte einer Strahlungskeule 117 gemessen. Zur Bildung einer für die kontinuierliche Bilderzeugung geeigneten synthetischen Antenre- ist es erforderlich, daß jeder abzubildende Streupunkt von der Strahlungskeule während allen Punkten einer zur Bildung der synthetischen Antenne benötigten Gruppe getroffen wird. Die aufgrund der aufeinanderfolgenden Sendeimpulse des Radargerätes von jedem Streupunkt am Boden reflektierten Echosignale werden nach ihrem Empfang in der Weise verarbeitet, daß eine kohärente Addition zur Bildung einer im Azimut sehr schmalen Strahlungskeule stattfindet, die eine hohe Auflösung ergibt und der Strahlungskeule einer reellen Empfangsantenne entspricht, deren Länge L der Länge der synthetischen Gruppe äquivalent ist Dagegen muß die Strahlungskeule 117 der reellen Antenne 110 in der Entfernung R wenigstens so breit sein wie die Länge L der synthetischen Gruppe 116.

Das in F i g. 8 dargestellte System umfaßt ein Kohärenz-Impuls-Radargerät 128, das von jeder bekannten oder geeigneten Art sein kann, einen Sender und einen Empfänger umfaßt und bei dem dargestellten System seine Ausgangssignale einem Vorprocessor 130 zuführt, der eine Vorsummiening und bei Bedarf eine Pulskompression bezüglich der Entfernung ausführt und die Vorsummen-Vektoren einer datenverarbeitenden Anlage 134 oder auch einem für die speziellen Zwecke aus-

Al JD /<Κ>

13 14

gebildeten digitalen, analogen oder hybriden Processor telbar das von der RF-Signalquelle 180 gelieferte ZF-zuführt, der sowohl die Azimut-Korrelation als auch die Bezugssignal, während der andei e Mischer 184 dieses Autofokussierung nach der Erfindung vollbringt Die Signal nach einer Phasenverschiebung um 90° in einem Korrelation und die zur Autofokussierung erforderli- Phasenschieber 185 empfängt. Die Mischer 182 und 184 chen Korrekturen werden bei dem dargestellten System 5 bewirken eine phasenempfindliche Gleichrichtung nach von der datenverarbeitenden Anlage 134 im Zusam- Komponenten, die mit dem ZF-Bezugssignal in Phase menwirken mit andßren Einheiten durchgeführt. Die da- sind (/-Kanal-Mischer 182) bzw. gegenüber diesem Betenverarbeitende Anfage 134 kann von jeder geeigneten zugsssgnal um 90° phasenverschoben sind (Q-Kanal-Mi-Art sein und, wie dargestellt, einen Speicher 36, geeigne- scher 184). Die Ausgangssignale der beiden Mischer te Eingabe- und Ausgabe-Register 138, einen Addierer io können demgemäß als A. cos B und A. sin B bezeichnet 140 und eine Steuereinheit 142 umfassen. Bei der BiI- werden, wenn A die Amplitude des Signüs (Länge des dung der synthetischen Antenne vom Flugzeug aus wird Vektors)'und B der Phasenwinkel in bezug auf die Phase eine Plattform 146 zur Bildung eines Geschwindigkeits- des ZF-Bezugssignals bedeuten. Analog-Digital-Umset-Bezugssignals verwendet, die, wie allgemein üblich, mit zer 188 und 190 setzen die empfangenen Videosignale drei Beschleunigungsmessern versehen ist Das Ge- 15 mit der gewünschten Präzision in digitale Wörter um. schvKindigkeits-Bezugssignal wird einer Einheit 148 zu- Die digitalen Wörter, welche für die Amplituden der geführt, die eine quadratische Bezugsfunktion erzeugt, Signale des /-Kanals und des Q-Kanals charakteristisch die von der datenverarbeitenden Anlage 134 zur Aufar- sind, werden von den Umsetzern 188 und 90 auf entsprebeitung der zugeführten Signale und Korrelation be- chenden mehradrigen Leitungen 192 bzw. 194 einem nutzt wird. Bei dem dargestellten System wird das von 20 Puffer 196 zugeführt, der zur Zeitdehnung dient Der der datenverarbeitenden Anlage 134 gebildete Fokus- Puffer 196 nimmt das eintreffende digitale bipolare Kosier-Fehlersignal, das für jeden Zustand~mangelnder Fo- härenz- Video mit der Umsetzrate auf und gibt die Dakussierung charakteristisch ist, geglättet und in der Be- ten mit einer geringeren Rate weiter, um die Daten im zugsfunktions-Einheit 148 zur Korrektur der Fokussier- wesentlichen gleichmäßig über eine Impulsperiode zu Bezugsfunktion benutzt, die zur Bildung der syntneti- 25 verteilen, so daß die nachfolgenden Schaltungsanordsehen Antenne dient Die gewonnenen Bilddaten wer- nungen mit einer relativ kleinen Taktfrequenz arbeiter den von der datenverarbeitenden Anlage 134 einem ge- können. Der Puffer 166 kann beispielsweise die bei einei eigneten Verwertungsgerät 150 zugeführt, bei dem es einzigen Abtastung gewonnenen Daten in 200 Entfersich um ein Aufzeichnungs- oder Bildgerät handeln nungszellen speichern, was bedeutet, daß er als Ergebnis kann. Eine zeitliche Steuerung wird von einem Taktsi- 30 jeder Entfernungsabtastung mittels des Sendeimpulse! gnalgeber 154 bewirkt, dessen Ausgangssignale den die digitalen /- und (^-Echosignale des interessierender verschiedenen Einheiten des Systems zugeführt werden. Gebietsstreifens speichert

In F i g. 9 ist ein Radargerät dargestellt, das einen Pro- Die binären Datenwörter des /- und des Q-Kanali

cessor zur Erzeugung einer synthetischen Antenne um- werden von dem Puffer 196 einem Vorsummen-Akku·

faßt und das für die erfindungsgemäße Autofokussie- 35 mufator 198 auf einer mehradrigen Leitung 200 züge

rung benutzt werden kann. Der Taktsignalgeber 154 führt

führt Synchronisationsimpulse einem üblichen Sender Der Vorsummen-Akkumulator 198 dient dazu, ohne

160 zu, der in Abhängigkeit von diesen Synchronisa- Phasenkorrektur die Echosignale einer begrenzten An

tionsimpulsen kohärente RF-Sendeimpulse erzeugt, die zahl von Entfernungsabtastungen zu addieren, um da

über eine Sende-Empfangs-Weiche 162 einer Antenne 40 durch die Anzahl der Informationspakete, die anschlie

110 zur Abstrahlung in den Raum zugeführt werden. ßend zu verarbeiten sind, weiter zu reduzieren und meh

Eine stabilisierte RF-Signalquelle 180 liefert ein Bezugs- reren aufeinanderfolgenden Entfernungsabtastungen zi

signal für den RF-Sendeimpuls und ein dazu kohärentes integrieren. Nachdem die Datensignale aus einer vor be

OberlagerungssignaL Eine solche RF-Signalquelle ist in stimmten Anzahl aufeinanderfolgender Entfernungsab

der einschlägigen Technik bekannt und kann beispiels- 45 tastungen empfangen worden sind, beispielsweise vor

weise einen stabilen Oszillator und zugeordnete Schal- acht aufeinanderfolgenden Entfernungsabtastungen

tungskreise umfassen, welche die Frequenz des stabilen werden sie kohärent summiert, um einen Vorsummen

Oszillators bis zu den hohen Frequenzen vervielfachen, Vektor für jedes Entfernungs-Auflösungselement zu bil

die für das Sendesignal sowie das Überlagerungssignal den. Die Vorsummen-Vektoren werden vom Vorsum

benötigt werden, das dem Mischer *68 zugeführt wird. 50 men-Akkumulator 198 über eine mehradrige Leitun{

Das ZF-Bezugssignal kann unmittelbar von dem stabi- 204 einem Entfernungskompressor 206 zugeführt, de

flen Oszillator der RF-Signalquelle 180 abgeleitet wer- von üblichem Aufbau sein kann. Bei dem Entfernungs

den. kompressor 206 kann es sich um eine übliche Korrela

Die RF-Sendeimpulse werden von der Antenne 110 in tionseinrichtung handeln, in der von einem Punktzie Form einer Strahlungskeule 117 in den Raum abge- 55 empfangene, unkomprimierte Impulse in der Zeitskali

strahlt und können beispielsweise auf einen abzutasten- in einem Verhältnis von beispielsweise 100 :1 kompri

den Bereich der Erdoberfläche gerichtet werden. Die miert werden.

RF-Energie, die von im Bereich der Strahlungskeule lie- Wie aus F i g. 9b weiter ersichtlich, werden die kohä

genden Streupunkten oder Punktzielen reflektiert wird, renten Signale nach der Pufferung, Vorsummierung um

wird von der Antenne 110 empfangen und über die Sen- 60 Entfernungskompression auf einer mehradrigen Lei

de-Empfangs-Weichen 162 dem Mischer 168 zugeführt. tung 208 einem geeigneten Multiplexer 210 zugeführ

Durch Überlagerung mit dem von der RF-Signalquelle und danach über eine mehradrige Leitung 212 einen

180 zugeführten Überlagerungssignal wird das empfan- Datenspeicher 214 zugeführt und darin gespeichert. E:

gene RF-Signal in den ZF-Bereich umgesetzt Das Aus- sei erwähnt, daß bei dem dargestellten System die Vor

gangssignal des Mischers 168 wird einem Breitband-ZF- 65 summierung im Azimut zu einer Gesamtheit von 121

Verstärker 181 zugeführt und dann zu gleichen Teilen Azimut-Vorsummen-Vektoren führt, welche zur BiI

einem /-Kanal-Mischer 182 und einem Q-Kanal-Mi- dung der synthetischen Antenne dienen und eine Strah

scher 184 zugeführt Der eine Mischer empfängt unmit- lergruppe charakterisieren. Es versteht sich, daß diesi

Angaben keinen begrenzenden Charakter hat, sondern nur als Beispiel zur Erläuterung der Erfindung dient, Da die Erfindung anhand eines kontinuierlich arbeitenden Systems behandelt wird, kann der Datenspeicher 214 128 Kanäle oder Vorsummen-Gruppen enthalten, die gemäß ihrer Funktion als Schieberegister in der Entfernungsdimension betrachtet werden können, die eine Länge von 200 Entfernungszellen aufweisen. Ein Vorsummenkanal 216, der auch als O-Kanal bezeichnet werden kann, ist im Datenspeicher 214 zur Eingabe neuer Daten vorgesehen. Er empfängt während jeder Ladeperiode 200 binäre Wörter des /- und des Q-Kanals, die nach rechts in Richtung der Ausgangsstellung eingegeben werden. Am Ende jeder Ladeperiode werden die Daten im Vorsummenkanal 216 in den Vorsummenkanal Nr. 1 eingetaktet, während die Daten des Vorsummenkanals Nr. 128 aus dem Datenspeicher ausgegeben oder überschrieben werden. Die Ausgangsdaten werden für jede Entfernungszelle über den 128 Vorsummen-Kanälen am rechten Rand des Datenspeichers während der Zeit abgenommen, während der neue Daten in den Vorsummenkanal 216 eingegeben werden. Alle Entfernungsdaten, die ausgegeben werden, werden im 128. Vorsummenkanal während der Zeit des Ladens des O-Kanals 216 in dem 128. Vorsummenkanal in Umlauf gehalten. Die aus dem Datenspeicher 214 ausgelesenen Daten werden über eine mehradrige Leitung 220 einem geeigneten Multiplexer 222 zugeführt, der durch geeignete Taktsignale so gesteuert wird, daß er ein Abtasten der 128 Azimut-Vorsummen-Kanäle für jede Entfernungsposition bewirkt Nach jedem im Multiplex-Betrieb gesteuerten Auslesen werden die Daten aller Vorsummen-Kanäle im Takt um eine Stelle im Datenspeicher 214 nach rechts verschoben.

Die ausgelesenen Daten werden vom Multiplexer 222 über eine mehradrige Leitung 224 einem geeigneten Phasendreher oder Multiplizierer 226 zugeführt, der die Vektoren der /- und (^-Signale in Abhängigkeit von einem quadratischen Fokussier-Bezugssignal dreht Auf diese Weise wird die relative Phasenlage der Vorsummen-Vektoren jedes Entfernungselementes bei vollkommener Fokussierung auf einen solchen Wert gebracht als ob sie von einem Ort konstanter Phase in bezug auf das Ziel gewonnen worden wären. Ein Azimut-Fokussier-Bezugsfunktions-Generator 230 spricht auf solche Parameter, wie Entfernung, Geschwindigkeit, Schielwinkel und Wellenlänge an und erzeugt quadratische Fokussier-Bezugssignale, die zur Korrektur der VorsummenVektoren des /-Kanals und des (^-Kanals dienen. Der Fokussier-Bezugsfunktions-Generator 230 kann auch Einrichtungen zur Amplitudengewichtung enthalten, um die Amplitude der Vorsummen-Vektoren über die Gruppe zu gewichten. Es sei bemerkt, daß das dem Fokussier-Bezugsfunktions-Generator 230 zugeführte Geschwindigkeitssignal normalerweise von einer Inertial-Plattform abgeleitet wird und daher mit Fehlern behaftet ist, die verhindern, daß die quadratische Bezugsfunktion eine optimale Fokussierung ergibt. Eine Amplitudengewichtung wird oft verwendet. Die anzuwendenden Amplitudengewichte sind in einem hierfür vorgesehenen Speicher 234 enthalten. Die gespeicherten Amplitudengewichte werden nacheinander dem Bezugsfunktions-Generator 230 zugeführt. Ein Bezugsfunktions-Speicher 236 kann sowohl die Fokussier-Bezugsfunktion als auch die Amplitudengewichte sowohl für den /-Kanal als auch für den Q- Kanal für die 128 Vorsummen-Vektoren einer Gruppe enthalten, damit sie nacheinander über eine mehradrige Leitung 238 dem

Multiplizierer 226 zugeführt werden. Eine mehradrige Leitung 240 führt dem Fokussier-Bezugsfunktions-Generator 230 geglättete Fokussier-Korrektionssignale zu, um die Bezugsfunktion in Abhängigkeit von den geglätteten Fokussier-Fehlersignalen zu korrigieren, die nach der Erfindung erzeugt worden sind.

Die bezüglich ihrer Amplitude gewichteten und bezüglich der Phase quadratisch korrigierten Vektoren werden vom Phasendreher 226 über eine mehradrige

ίο Leitung 250 einem geeigneten Multiplexer 252 zugeführt, von dem sie durch geeignete Taktung auf drei Teilgruppen-Akkumulatoren 254, 256 und 258 übertragen werden, von denen der erste und der dritte beispielsweise jeweils 43 und der zweite 42 Vorsummen-Vektoren für jeweils ein Entfernungsintervall addieren. Es sei bemerkt, daß die Anzahl der gewichteten und phasenkorrigeriten Vorsummen-Vektoren, die in jedem der Akkumulatoren addiert werden, gleich ist, so daß die Gesamtsumme über der Gruppe 128 beträgt Die vektorielle Addition der 43 Vorsummen-Vektoren in <k.n äußeren Teilgruppen-Akkumulatoren ergeben die resultierenden Vektoren A und C für die beiden Endteilgruppen, wogegen die vektorielle Addition im mittleren Teilgruppen-Akkumulator 256 den resultierenden Vektor B für die mittlere Teilgruppe ergibt Die drei resultierenden Teilgruppen-Vektoren A, B und C werden nach der Erfindung zur Bildung des Fokussier-Fehlersignals benutzt
Das erfindungsgemäße System äst nicht auf eine bestimmte Art der Datenverarbeitung beschränkt, sondern kann bei Verarbeitungssystemen Anwendung finden, die eine größere Anzahl von Teilgruppen-Kanälen aufweisen. Die von den Teilgruppen-Akkumulatoren 254, 256 und 258 gebildeten resultierenden Vektoren werden über entsprechende mehradrige Leitungen 260, 262 und 264 einem geeigneten vektoriellen Summierer 266 zur Bildung von Bilddaten zugeführt Das Ausgangssignal des vektoriellen Summierers 260 wird auf einer mehradrigen Leitung 268 einem Betragrechner 280 zugeführt. Der Betrag kann von den /- und Q-Werten der Gesamtgruppe nach einer bekannten Methode abgeleitet werden, beispielsweise durch Ziehen der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der /-Werte und der Q-Werte. Dieser Betrag, das heißt, die Amplitude des Bildpunktes, wird auf einer mehradrigen Leitung 282 beispielsweise einem Sichtgerät oder einem sonstigen Verwertungsgerät 150 zugeführt

Die Ausgangssignale der Teilgruppen-Akkumulatoren 254, 256 und 258, welche die resultierenden Teilgruppen-Vektoren darstellen, werden weiterhin über die mehradrigen Leitungen 260,262 und 264 ?inem Winkel-Rechner 272 zugeführt, der die Winkelhalbierende zwischen den Phasenwinkeln der resultierenden Vektoren A und Cder beiden äußeren Teilgruppen berechnet und den Phasenwinkel der Winkelhalbierenden mit dem Phasenwinkel des resultierenden Vektors B der mittleren Teilgruppe vergleicht. Phasenfehlerdaten, die Betrag und Vorzeichen umfassen, werden dann über eine mehradrige Leitung 274 einer Einrichtung zugeführt, die zu der Feststellung dient, ob die augenblicklich ermittelten Fehlerdaten eine solche Qualität aufweisen, daß sie für eine Glättung und anschließende Verwendung in der Fokuskorrektur geeignet sind.
Wie F i g. 9c zeigt, werden die Fokussier-Fehlersigna-Ie, die von dem Winkel-Rechner 272 gebildet werden, über eine mehradrige Leitung 274 einem Multiplexer 290 und von diesem einem Fokussierfehler-Speicher 292 zugeführt. Dieser Fokussierfehler-Speicher hat eine

Speicherkapazität zur Aufnahme der aus Betrag und Vorzeichen bestehenden Fokussierfehler-Signale für alle 200 Entfernungsintervalle von acht im Azimut aufeinanderfolgenden Auflösungselementen. Es sei bemerkt daß der achte Kanal des Fokussierfehler-Speichers 292 die ältesten der gespeicherten Fokussierfehler-Signale erhält, so daß sie zum Auslesen auf einer mehradrigen Leitung 296 zur Verfügung stehen. Diese durch Speicherung erzielte Verzögerung der Fokussierfehler-Signale um 8 Bildzeilen im Speicher 292 soll bewirken, daß die Daten zur Verfügung stehen, nachdem der Prozeß der Punktzahl-Auswahl auf der Basis benachbarter Bilddaten abgeschlossen ist Die von dem Speicher 292 verzögerten Daten werden auf einer mehradngen Leitung 296 einem Register 298 zugeführt, von dem sie einem Tor 300 zugeführt werden, das diese Daten zur Glättung passieren läßt wenn die Daten als gültig erkannt worden sind, weil sie von einem Punktziel stammen, dessen Amplitude groß ist im Vergleich zum Mittelwert der Signalamplitude benachbarter Azimut-Auflösungselemente. Der Fokussierfehler-Speicher enthält einen Ladekanal 302, so tuaß die Daten beim Speichern der Fokussierfehler-Signale für jedes EntfermmgsinterYall über acht benachbarte Azimutelemente in Umlauf gebracht werden, damit sie mit Verzögerung dem Register 298 präsentiert werden. Nachdem die Korrelationen für eine vollständige Bildzeile quer zum abgetasteten Bereich abgeschlossen und die Signale in den Ladekanal 302 eingegeben worden sind, werden sie in den ersten Azimutkanal überschrieben, während die Daten aus dem achten Azimutkanal ausgegeben oder überschrieben werden.

Um festzustellen, ob die Fokussierfehler-Signale von einem komplexen Zielbereich oder einem Punktziel in einem bestimmten Auflösungselement stammen und um ungültige Fokussierfehker-Signale auszuscheiden, die von komplizierten streuenden Zielpunkten stammen, werden die für die Amplitude der Bildelemente charakteristischen Daten auf der mehradrigen Leitung 282 außer dem Verwertungsgerät 150 auch noch über einen Multiplexer 304 einem Bilddatenspeicher 306 zugeführt, der 15 Azimutkanäle mit jeweils 200 Entfernungsintervallen und Einrichtungen zum Datenumlauf aufweist Neue Daten werden in einen Ladekanal 308 des Bilddatenspeichers 306 eingegeben. Das Speicherformt und die Folge der Datenverschiebung sind ebenso wie bei dem oben beschriebenen Fokussierfehler-Speicher 292. Nachdem 15 Zeilen der Bilddaten in den Bilddatenspeicher 306 eingegeben worden sind, stehen 15 Bilddaten für das erste Entfernungsintervall am Ausgang des Bilddatenspeichers 306 zur Verfügung, so daß sie von einem Multiplexer 310 schnell nacheinander gelesen werden können. Diese gelesenen Daten werden dann über eine mehradrige Leitung 312 einem Bild-Akkumulator 314 zugeführt der nur die Kapazität von einem Wort aufweist und in dem die Summe der Amplituden der Bilddaten von 15 im Azimut aneinandergrenzenden Zellen gebildet wird. Während der Multiplexer 310 die 15 im Azimut benachbarten Auflösungselemente im Speicher 306 abtastet wird die Signalamplitude des achten Auflö- eo sungselementes im Azimut vom Multiplexer 310 einem Multiplizierer 316 zugeführt, in dem diese Amplitude mit dem konstanten Wert 15 multipliziert wird, der von einer Signalquelle 318 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 316 wird in einem Register 320 gespeichert, dessen Speicherkapazität ein Wort beträgt. Der 15fache Wert der Signalamplitude des im Azimut achten Auflösungselementes, der sich im Register 320

befindet, wird mit der im Bild-Akkumulator 314 enthaltenen Summe aus den Amplituden der 15 im Azimut benachbarten Auflösungselemente durch die Bildung des Quotienten in einem Dividierer 324 verglichen. Das Ergebnis wird in einem Register 326 gespeichert das wieder die Kapazität eines Wortes aufweist In einem Summierer 328 wird von dem im Register 326 gespeicherten Quotienten ein von einem Schwellenwertgeber 330 zugeführter, konstanter Schwellenwert subtrahiert Das Ausgangssignal des Summierers 328 wird einem Komparator 332 zugeführt, der ein Steuersignal 'ür das Tor 300 liefert wenn das vom Summierer 328 zugeführte Signal positiv ist Bei Vorliegen eines Torimpulses auf der Leitung 334 wird das Tor 300 geöffnet so daß das verzögerte Fokussierfehler-Signal, das dem speziellen Entfernungselement zugeordnet ist über die mehradrige Leitung 336 einer Glättungseinheit 340 zugeführt wird.

Im Idealfall sollen für die Glättung nur solche Fokussierfehler-Signale benutzt werden, die von streuenden Punktzielen abgeleitet sind, da kompliziertere streuende Ziele, die innerhalb eines Auflösungselementes liegen, die Tendenz haben, die Messung des Fokussierfehlers zu stören. Die hier zur Selektion von Streupunkten verwendeten Kriterien beruhen auf der Überlegung, daß ein komplizierteres streuendes Ziel, das mehr als ein Streuelement in einem Auflösungselement besitzt gewöhnlich auch mehr als ein Auflösungselement. im Azimut besetzt Wenn df« Bildamplitude über mehrere im Azimut benachbarte Auflösungszellen oder eine andere Kombination benachbarter Auflösungszellen gemittelt wird, wird ein komplizierteres Ziel, das mehr als eine Auflösungszelle einnimmt, diesen örtlichen Mittelwert deutlich beeinflussen. Wenn gefordert wird, daß die Bildamplitude des mittleren Auflösungselementes den örtlichen Mittelwert der Amplituden in benachbarten Zellen um einen bestimmten Betrag überschreitet und nur Fokussierdaten von solchen Zellen benutzt werden, welche dieses Auswahlkriterium erfüllen, können komplexe streuende Ziele erkannt und ausgeschieden werden. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf diese spezielle Methode zur Feststellung der Gültigkeit von Fokussierfehler-Signalen beschränkt ist, sondern sich auch auf andere geeignete Kriterien erstreckt die es erlauben, im wesentlichen nur diejenigen Fokussierfehler-Signale zu verwenden, die von Streupunkten stammen. Die beschriebenen Kriterien zur Erkennung gültiger Fokussierfehler-Signale haben einen befriedigenden Betrieb in einem System mit geschlossener Schleife bei der Aufzeichnung der Echosignale von Kohärenz-Radargeräten in Flugzeugen ergeben. Bei Anwendung dieser Kriterien für die Gültigkeit von Fokussierfehler-Signalen werden im wesentlichen auch solche Fokussierfehler-Signale eliminiert, die auf Rauschkomponenten zurückgehen.

In Fig. 10 ist ein Programmauflauipian dargestellt, der bei der Datenverarbeitung zur Korrektur von Fokussierfehlern nach der Erfindung verwendet werden kann. Der Programmablaufplan soll erläutert werden, bevor in die Behandlung weiterer Einzelheiten des Verfahrens zur Korrektur von Fokussierfehlern eingetreten wird. Die Datenverarbeitung besteht im wesentlichen in einer Berechnung einer Fehlerfunktion, die durch ihr Vorzeichen anzeigt, ob die synthetische Gruppe über- oder unterfokussiert ist und deren Betrag das Ausmaß der Defokussierung angibt. Die Fehlerfunktion wird erhalten, indem die synthetische Gruppe in drei benachbarte Teilgruppen 1, 2 und 3 unterteilt und der Phasen-

Π 35

wi ikel zwischen der Teilgruppe 2 und der Winkelhalb; irenden zwischen den Phasenwinkeln der Teilgruppt η 1 und 3 festgestellt wird. Wegen der Phasen-Interferenzen zwischen dicht benachbarten Streupunkten, das sind Streupunkte, die nur durch wenige Auflösungselemente getrennt sind, kann nicht vertrauensvoll die Fehlerfunktion aller Auflösungselemente verwendet werden. Es wird ein Auswahlkriterium benötigt, das zu entscheiden gestattet, ob die einem bestimmten Auflösungselement zugeordneten Signale zur Berechnung io der Fehlerfunktion geeignet sind oder nicht Das Wahlkriterium wird bei dem dargestellten Programm erhalten, indem die mittlere Amplitude von 15 im Azimut benachbarten Auflösungselementen des gleichen Entfernungsintervalls berechnet wird. Es versteht sich je- 15 doch, daß andere Konfigurationen sowohl in der Entfernung als auch im Azimut benutzt werden können. Wenn die Amplitude des mittleren Auflösungselementes der 15 Auflösungselemente umfassenden Gruppe den Mittelwert der Amplitude um eine bestimmten Faktor überschreitet, beispielsweise um die Quadratwurzel aus 10, dann wird das der mittleren Auflösungszelle zugeordnete Signai zur Berechnung der Fehlerfunktion benutzL

Fig. 10 zeigt den Programmablauf plan mit Blöcken 25 370 bis 440, denen die folgenden Operationen zugeordnet sind:

Operation

30

Block

370

371

372

373
374
375
376

Start

1	377
ι	378
	379
	380
'i.	381

382
383
384

385

1. Erzeugen und Speichern der Amplitudengewichte

2. Erzeugen und Speichern der Fokussier-Bezugsfunktion unter Verwendung von Anfangswerten für Entfernung, Geschwindigkeit und Schielwinkel

Einstellen von Q'auf 1

Einstellen von/'auf 0 40

Einstellen von / auf 1

3. Speichern der letzten entfernungskomprimierten Vorsummen-Gruppe des Entfernungsintervalls /im Platz (0,1) des Datenspeichers und gleichzeitiges Verschieben der Daten von (0, L) auf (0, L+1) für L= 1

..., NRB-1

Vorher im Platz (0, NRB) enthaltene Daten werden aus dem Datenspeicher entfernt (WAS= nächstes Entfernungsintervall)

Ist /gleich NRBl

Erhöhen von/um 1

Ist/Cgieich 129?

Erhöhen von K um 1 55

4. Verschieben der Daten in den Plätzen (K, L) des Datenspeichers zu Plätzen (K+1,

L) für K=O 127 und L= 1,.... NRB.

Die Daten in den Plätzen (128, L) mit

L= 1,.... NRB werden aus dem Speicher ausgestoßen

J-I

M = Ι,Λ/= Ι,/"= 1

Stellen der drei Teilgruppen-Akkumulatoren auf 0 es

5. Einlesen von Daten in den Platz (N, NRB) des Datenspeichers, komplexes Multiplizieren dieser Daten mit dem Element N

der Fokussier-Bezugsfunktion. Erhöhen des Wertes im Teilgruppen-Akkumulator Af und das erhaltene Produkt Gleichzeitiges Verschieben der Daten im Datenspeicher vom Platz (N. L) nach (N, L+1) für j L=I,.... NRB—i und Verschieben der Daten von (N₁ NRB)zu (1, NRB) KtM=T!
ist P = 42?
ist P = 43?

erhöhe N\md .P jeweils um 1 erhöhe Mum I
istM= 4?
stelle .P auf 1, erhöhe ΛΑ um 1

7. Bilden der komplexen Summe aus dem Inhalt der drei Teilgruppen-Akkumulatoren. Berechnen des Betrages der resultierenden komplexen Zahl. Speichern des erhaltenen Betrages im Platz (0,1) des Bildspeichers und gleichzeitiges Verschieben 3er Daten im Bildspeicher vom Platz (0, L) auf (0, L+1) für L= 1,...., NRB-1. Ausstoßen der Daten des PlatezsiO, NRB) aus dem Bilddatenspeicher

8. Berechnen des Phasenwinkels zwischen dem Inhalt des mittleren Teilgruppen-Akkumulators und dem Phasenwinkel der Winkelhalbierenden der äußeren Teilgruppen-Akkumulatoren. Speichern dieses Winkels im Platz (0,1) des Fokussierfehler-Speichers unter gleichzeitigem Verschieben der Daten vom Platz (0, 1) zum Platz (0, L+l) dieses Speichers, mit L=I,.... NRB-1. Ausstoßen der Daten im Platz (0, NRB) des Fokussierfehler-Speichers

Wiederholen des Schrittes 3 (Block 376) für die zuletzt gebildete Vorsmnmengruppedes Entfernungsintervalls/ ist/=M?ß?
Erhöhen von/um 1

9. Verschieben der Daten im Bilddatenspeicher vom Platz (K, L) zum Platz (K+1, L) für K=O 14 und L= 1,..., NRB. Ausstoßen der Daten im Platz (15, L) mit L=I, ..., NRB aus dem Bilddatenspeicher. Gleichzeitig Verschieben der Daten im Fokussierfehler-Speicher vom Platz (K, L) zum Platz (K+1, L) für K=O,..., 8 und L=I,..., NRB. Ausstoßen der Daten

vom Platz (8, L) für L= 1 NRB vom

Fokussierfehler-Speicher

ist Q' = 16?

Erhöhen von <?'um 1

Einstellen von/auf 1

Einstellen von <?'auf 1

Stellen des Bild-Akkumulators auftü

10. Übernehmen der Daten vom Platz (8, NRB) des Fokussierfehler-Speichers in das Fehlerregister

11. Übernehmen der Daten aus dem Platz (8, NRB) des Bilddatenspeichers, Multiplizieren der Daten mit 15 und Eingeben des Produktes in das Zellenregister

12. Übernehmen der Daten vom Platz (Q', NRB) de- Bilddatenspeichers und Erhöhen des Wertes im Bild-Akkumulator um den Wert der Daten im Platz (Q', NRB).

21

414 415 416 417 418 419

425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435

Verschieben der Daten im Bilddatenspeicher vom Platz(Q'. NRBJzum Platz(Q', I) sowie vom Platz (Q'. L) zum Platz (Q'.

L+l)fürL=l NRB-X

Ist <?'— 15?

Erhöhe <?'um

Ausführen des Schrittes 7 für die zuletzt berechneten Werte in den drei Teilgruppen-Akkumulatoren

Wiederholen des Schrittes 8 unter Verwendung der zuletzt berechneten Werte in den drei Teilgruppen-Akkumulatoren

13. Dividieren des Wertes im Zellenregister durch den Inhalt des Bild-Akkumulators. Speichern des Ergebnisses im Quotientenspeicher

14. Ist der Wert im Quotientenspeicher größer als ein vorgegebener Schwellenwert?

15. Übertragen des Wertes vom Fehlerregister zur Glättungseinheit Erzeuge einen Operationen beginnen im Block 370, und es werden im Block 371 die Werte zur Amplitudengewichtung erzeugt und gespeichert. Im Block 372 wird die Fokussier-Bezugsfumktion unter Verwendung von Ausgangswerten für Entfernung, Geschwindigkeit und Schielwinkel erzeugt und gespeichert. In den Blöcken 373, 374 und 375 wird Q'auf l,/'auf 0 und/auf 1 gestellt. Dabei ist Q der Zähliiüdex im Azimut, /die Anzahl aller im Azimut gebildetem Vorsummen und / die Nummer des Entfernungsintervalls.

Im Schiritt 1 gemäß Block 371 haben die Amplitudengewichte die Form

)= 1 - Pcos[(2jt){K -

neuen wert lur ueu quaurdiibcneti sierparameter. Die Glättungseinheit übt durch Anwendung des Algorithmus aotN^pafN)+ va^N- 1), in dem a<j(N) das Me Eingangssignal und// und ν Konstante bedeuten, von denen ν kleiner als ist, die Funktion eines Exponentialfilters aus. Obertragen des neuen Wertes zum Fokussier-Bezugsfunktions-Generator zur Erzeugung einer neuen Fokussier-Bezugsfunktion Ist/= 128? Erhöhen von /um

Ausführen der Operation des Schrittes Einstellen von/auf 1

Einstellen von M. N und P jeweils auf Rückstellen der Teilgruppen-Akkumulatoren auf

Ancfilhrgn HgC S^hfittSS

Ausführen des Schrittes 6

Ausführen des Schrittes Ausführen des Schrittes Ausführen des Schrittes 3 unter Verwendung der zuletzt für das Entfernungsintervall /gebildeter. Vorsummen-Gruppe Ist/= NRBl Ausführen des Schrittes T =

Rückstellen des Bild-Akkumulators auf Ausführen des Schrittes 10

Ausführen des Schrittes Einstellen von Q'aui 1 Ausführen des Schrittes Ist <?' =

Erhöhen von Q'um !

Ausführen der Schritte 7 und 8 mit den neuesten Werten in den drei Teilgruppen-Akkumulatoren Ausführen des Schrittes Ausführen des Schrittes 14

Ausführen des Schrittes Ist/= NRBl Erhöhen von /um

wobei Κ·=\ 128. Der Größe P ist der Wert 0,64

zugeordnet. Die einzelnen Amplitudengewichte können auf übliche Weise unabhängig von zur Fokussierung erforderlichen Datenverarbeitung berechnet und in den Speicher für die Amplitudengewichte eingegeben werden, bevor die dsicnVcfäi'üciicnuc Anläge uenuiii wnti.

Es versteht sich, daß die bei der Erzeugung der Amplitudengewichte eingesetzten Parameter während der Fokussier-Operationen nicht geändert werden.

Die im Schrill 2 gemäß Block 372 erzeugte und gespeicherte Fokussier-Bezugsfunktion hat die Form

Die für jeden Block des Programmablaufpianes angegebenen Operationen können vom Fachmann für eine geeignete datenverarbeitende Anlage aufgrund seines Fachwissens ohne weiteres programmiert werden. Die B(K)=A (K) exp [i* (K - 64,5^:)],

mit K= 1 128. Der Parameter <x wird nach der Beziehung

λ = 2^Z>~sin² Θ/AR

berechnet, in der Öden Schielwinkel, Ddie Flugstrecke für die Vorsummen-Gri'ppen, A die Wellenlänge des Sendesignais und R die Entfernung zum Ziel bedeuten. Die Erzeugung der komplexen Funktion B (K) erfolgt in zwsi Schritten wob^Ai zunächst α ^erechn*** wird. Aufgrund des Wertes oc und des Amplitudengewichtes A (K) werden dann die einzelnen Werte der Bezugsfunktion B^erzeugt. Der Wert für 2sr kann vorausberechnet und in einem speziellen Speicherplatz enthalten sein. Die Werte für sin θ und cos θ werden anhand gespeicherter Tabellen bestimmt, welche die Werte von sin θ und cos θ in ausreichend kleinen Schritten von θ enthalten, daß mit einer linearen Interpolation die gewünschte Genauigkeit erreichbar ist. Es wird vorausgesetzt, daß die Werte für Θ, D, λ und R von dem Radargerät zugeführt und an speziellen Speicherplätzen abgelagert worden sind.

Im Schritt 3 gemäß Block 376 wird die zuletzt gebildete, entfernungskomprimierte, vorsummierte Gruppe des Entfernungsintervalls/im Platz(0, l)des Datenspeichers gespeichert. Gleichzeitig werden die Daten vom Platz (0, L) zum Platz (0, L+1) verschoben, wobei L=I. ..., NRB-1 wird. Vorher im Platz (0, NRB) enthaltene Daten werden aus dem Datenspeicher entfernt. Gemäß Block 377 wrid festgestellt, ob es sich beim Entfernungsintervall /um das Entfernungsintervall NRBhandelt. Ist die Antwort Nein, wird /gemäß Block 378 um 1 erhöht, und es kehrt die Operation zum Block 376 zurück. Wenn jedoch das Entfernungsintervall J=NRB ist schreitet die Operation zum Block 379 weiter. Dort wird geprüft, ob die Azimut-Nummer K den Wert 129 hat Ist dies nicht der Fall, schreitet die Operation zum Block 380 fort, wo K um 1 erhöht wird. Wird jedoch im Block 379 festgestellt, daß K= 129, was anzeigt, daß der Daten-

speicher eine volle Gruppe enthält, schreitet die Operation zum Block 382 fort, wo / auf 1 gestellt wird. Dann geht die Operation beim Block 380 weiter.

Im Schritt 4 gemäß Block 381 werden die Daten verschoben, und es werden die Daten des am nächsten liegenden Entfernungsintervalls aus dem Speicher entfernt. Bei einem geladenen Speicher geht die Operation vom Block 382 zum Block 383 über, wo M, N und P jeweils av,£ 1 gestellt werden. M bezeichnet die Teilgruppen-Akkurr.ulatoren gemäß F i g. 9b und gibt damit an, in welchem dieser Akkumulatoren die Summierung erfolgen soll. N ist die Nummer des Elementes der im Bezugsfunktions-Speicher 236 nach F i g. 9b gespeicherten Bezugsfunktion, während P die Nummern der Teilgruppen in jeder Akkumulation bezeichnet.

Die Operation schreitet dann zum Block 384 fort, in welchem die Teilgruppen-Akkumulatoren auf 0 gestellt werden. Im Schritt 5 nach Block 385 werden Daten in dem Platz (N, NRB)des Datenspeichers eingegeben und komplex mit dem Element N der Fokussier-Bezugsfunktion multipliziert, gefolgt von einer geeigneten Verschiebung der Daten im Speicher.

Danach schreitet die Operation zum Block 386 fort, wo geprüft wird, ob M=2 ist, also der zweite Teilgruppen-Akkumulator betroffen ist. Ist die Antwort Ja, schreitet die Operation zum Block 387 fort, um festzustellen, ob f=42, also dieser Akkumulator voll ist. Ist die Antwort wiederum Ja, schreitet die Operation zum Block 390 fort, wo der den Teilgruppen-Akkumulator bezeichnende Index M um 1 erhöht wird. Ist dagegen die Antwort im Block 386 Nein, wird geprüft, ob P=43. Ist die A -itwort Ja, wird zur Operation gemäß Block 390 fortgeschritten. Ist die Antwort Nein, folgt die Operation gemäß Block 389.

Vom Block 390 schreitet die Operation zum Block 391 fort, wo geprüft wird, ob M= 4 ist und dadurch anzeigt, daß die drei Akkumulatoren voll sind. Ist die Antwort Nein, folgt die Operation gemäß Block 392, in der P für den nächsten Akkumulator auf 1 gestellt und N um 1 erhöht wird.

Vom Block 389 geht der Programmablauf plan zum Ausgang des Blockes 392 über, bei dem es sich um den Ausgang Nr. 1 handelt. Vom Block 391 geht die Operation zum Ausgang Nr. 2, von wo die Operation zum Block 385, also zum Schritt 5 zurückkehrt.

Wird gemäß Block 391 festgestellt, daß M=4. schreitet die Operation zum Schritt 7 gemäß Block 393 fort. Hier erfolgt eine komplexe Addition des Inhaltes der drei nun gefüllten Teilgruppen-Akkumulatoren. Der Betrag der resultierenden komplexen Zahl wird dann berechnet und in einem Bilddatenspeicher gespeichert, während alte Daten aus diesem Speicher entfernt werden.

Die Operation gelangt dann zum Schritt 8 gemäß Block 394, wo die Berechnung des Fokussierfehlers stattfindet. Dieser Fehler ist gleich der Phase der komplexen Zahl im mittleren Teilgruppen-Akkumulator (M= 2), vermindert um die Phase der Winkelhalbierenden zu den Phasen der komplexen Zahlen, die sich in den beiden anderen Teilgruppen-Akkumulatoren (M=I bzw. 3) befinden (siehe Fig. 17). Hierzu ist die Bestimmung der Phasen der komplexen Zahlen erforderlich. Für diese Bestimmung kann eine gespeicherte Tabelle verwendet werden, weiche die arc tg-Funktion enthält das ist die Phase in Winkelgraden in Abhängigkeit von den X- und V-Koordinaten von Einheitsvektoren. Es wird vorausgesetzt, daß diese Phasen, bei denen es sich um Punkte auf dem Einheitskreis handelt, so dicht benachbart sind, daß eine lineare Interpolation die gewünschte Genauigkeit ergibt. Die Tabelle enthält Punkte des gesamten Kreises, also Winkel zwischen -180° und +180°. Die Normierung der Vektoren zu Einheitsvektoren erfordert die Berechnung des Betrages, was wiederum die Berechnung von Quadratwurzeln erfordert. Die Berechnung der Quadratwurzeln erfolgt wiederum mittels einer Quadrattabelle, deren Werte dicht genug benachbart sind, um die gewünschte Genauigkeit zu erreichen.

Di>e Operation schreitet dann vom Block 394 zum Block 395 fort, wo die Operationen des Schrittes 3 für die zuletzt gebildeten Vorsummen-Gruppen des Entfernungsintervalls J wiederholt werden. Die Operation kommt dann zum Block 3%, wo geprüft wird, ob /= NRB. Ist die Antwort Nein, folgt die Operation gemäß Block 397, wo / um 1 erhöht wird. Danach kehrt die Operation zum Block 383 zurück und wiederholt die frühere Operation.

Wenn die Prüfung gemäß Block 396 das Ergebnis »Ja« hat, folgt der Schritt 9 gemäß Block 398. Bis zu diesem Zeitpunkt hat die Berechnung den Fokussierfehler und die Bildamplitude für eine Linie der Entfernungsintervalle ergeben. Im Schritt 9 werden die Daten des Elilddatenspeichers verschoben, und es werden alte Daten aus dem Speicher entfernt. Auch die Daten im Fokussierfehler-Speicher werden verschoben, und es werden alte Daten aus dem Fokussierfehler-Speicher entfernt.

Die Operation kommt dann zum Block 399, wo geprüft wird, ob Q'= 16 ist. Ist die Antwort Nein, folgt der Block 400, so daß Q' um 1 erhöht wird. Danach kehrt die Operation zum Schritt 4 gemäß Block 381 zurück. Ergibt die Prüfung gemäß Block 399 ein »Ja«, folgt die Operation gemäß Block 401, so daß /auf 1 gestellt wird. Anschließend wird gemäß Block 402 Q auf 1 und weiterhin gemäß Block 403 der Bildakkumulator auf 0 gestellt. Die Berechnung schreitet dann zum Block 404 fort, so daß der Schritt 10 ausgeführt und die Daten aus dem Platz (8, NRB) des Fokussierfehler-Speichers in das Fehlerregister übernommen werden.

Als nächste Operation folgt der Schritt 11 gemäß Block 405, während dem die Daten des Platzes (8, NRB) des EJilddatenspeichers mit 15 multipliziert werden. Das Produkt wird dann in ein Zellenregister eingegeben. Als nächstes folgt der Schritt 12 gemäß Block 406. In diesem Schritt wird der Inhalt des Bild-Akkumulators um den Wen: des Speicherplatzes (Q'. NRB) des Bilddatenspeicher!; erhöht. Im Bilddatenspeicher werden die Daten vom Platz (Q', NRB) zum Platz (Q', 1) und die Daten vom Platz (Q', L) zum Platz ((?',/.+1) verschoben.

Beim nächsten Schritt gemäß Block 407 wird geprüft, ob ζ>=15. Ist die Antwort »Nein«, geht es weiter mit BIocllc 408, wo <?'um 1 erhöht wird. Dann geht es weiter zum Schritt 12, der wiederholt wird. Ist die Antwort im Block 407 »Ja«, geht es weiter zum Block 409, und es werden die Operationen des Schrittes 7 unter Verwendung der zuletzt berechneten Werte in den Teilgruppen-Akkumulatoren wiederholt

Beim nächsten Schritt gemäß Block 410 werden die Operationen des Schrittes 108 unter Verwendung der zuletzt berechneten Werte in den Teilgruppen-Akkumulatoren wiederholt Im Schritt 13 gemäß Block 411 wird der im Zefienregister gespeicherte Wert durch den im Bild-Akkumulator gespeicherten Wert dividiert. Das Ergebnis der Division wird im Quotienten-Register gespeichert, damit festgestellt werden kann, ob das für ein bestimmtes Punktziel erhaltene Fehlersignal für die Fo-

kussier-Korrektur gebraucht werden kann.

Die Operation schreitet dann zum Schritt 14 gemäß Block 412 fort, wo geprüft wird, ob der im Quotienten-Register enthaltene Wert größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, der bei dem behandelten Beispiel als Wurzel aus 10 gewählt wurde. Ist die Antwort »Nein«, springt die Operation zum Block 416, was eine Wiederholung des Schrittes 4 bedeutet.

Ergibt die Prüfung gemäß Block 412 ein »Ja«, schreitet die Operation zr.m Block 413 fort, worauf der im Fehlerregister enthaltene Wert der Glättungseinheit für die Fokussier-Parameter und dann dem Fokussier-Bezugsfunktions-Generator zugeführt wird. Die Glättungseinheit benutzt den Exponentialfilter-Algorithmus

ao(N)

in welchem ao(N) das /V-te Ausgangssignal, afN) das A/-te Eingangssignal und μ und ν Konstante bedeuten, von denen *» kleiner ist als 1.

Vom Schritt 15 läuft die Operation weiter zum Block 414, wo geprüft wird, ob /= 128. Ist die Antwort »Nein«, geht es zum Block 415, wo / um 1 erhöht wird. Dann kehrt die Operation zum Block 402 zurück und macht <?=1. Ergibt die Prüfung im Block 414 »Ja«, schreitet die Operation zum Block 416 fort und von da zum Block 417, wo J= 1 gesetzt wird. Vom Block 417 geht es weiter zum Block 418, wo die Indexes M, N und P alle gleich 1 gesetzt werden. Dann folgt der Block 419, in dem alle Teilgruppen-Akkumulatoren auf 0 zurückgestellt werden.

Das Fortschreiten zum Block 420 bewirkt eine Wiederholung der Operationen des Schrittes 5 und weiterhin das Fortschreiten zum Block 421 ein Wiederholen der Operationen des Schrittes 6, wobei der Ausgang Nr. 1 zum Block 420 und der Ausgang Nr. 2 zum Block 422 führt. Block 422 verlangt eine Wiederholung der Operationen des Schrittes 7, ein Fortschreiten zum Block 423, wo die Operationen des Schrittes 8 wiederholt werden, und endlich zum Block 424, wo die Operationen des Schrittes 3 unter Verwendung von Daten wiederholt werden, die der zuletzt vorsummierten _v Gruppe des Entfernungsintervalls / angehören. Bei der nächsten Operation gemäß Bfock 425 wird geprüft, ob /«= NRB. Ist die Antwort »Nein«, kehrt die Operation zum Block 418 zurück, und es wird der Prozeß wiederholt Ist die gemäß Block 425 gewonnene Antwort »Ja«, schreiten die Operationen zum Block 426 fort, wo die Operationen des Schrittes 9 wiederholt werden. Die Operationen schreiten dann zum Block 427 fort, wo /= 1 gesetzt wird, und weiterhin zum Block 428, wo der Bild-Akkumulator auf 0 gestellt wird. Als nächstes werden gemäß Block 429 die Opertionen des Schrittes 10 wiederholt, die gemäß Block 430 von den Operationen des Schrittes 11 und dem Stellen von Q= 1 gemäß Block 431 gefolgt werden.

In Block 432 werden die Operationen des Schrittes 12 ausgeführt Im Block 433 wird geprüft, ob Q= 15. Ist das Ergebnis »Nein«, schreiten die Operationen zum Block 434 vor, wo Q um 1 erhöht wird. Danach kehren die Operationen zum Block 432 zurück. Ist das im Block 433 erzielte Ergebnis »Ja«, schreiten die Operationen zum Block 435 vor, wo die Operationen der Schritte 7 und 8 für die neuesten Werte in den Teilgruppen-Akkumulatoren ausgeführt werden.

Die nächste Operation besteht gemäß Block 436 in der Wiederholung des Schrittes 13. Danach können die Operationen zum Block 437 fortschreiten, um die Operationen des Schrittes Nr. 14 auszuführen. Ist das Ergebnis der Prüfung im Block 437 »Nein«, kehren die Operationen zum Block 416 zurück. Ist das Ergebnis »Ja«, folgen die Operationen des Blockes 438, nämlich die Ausführung des Schrittes 15. Danach geht es zum Block 439 weiter, wo festgestellt wird, ob J= NRB. 1st die Antwort »Ja«, kehren die Operationen zum Block 416 zurück. Ist die Antwort im Block 439 »Nein«, folgt der Block 440, wo / um 1 erhöht wird. Danach kehren die

ίο Operationen zum Block 428 zurück. Diese Vorgänge werden während der gesamten Dauer der kontinuierlichen Verarbeitung von Signalgruppen zur Erzeugung einer synthetischen Antenne und zur Korrektur von Fokussierfehlern fortgesetzt.

F i g. 11 zeigt ein Diagramm, das die erste Berechnung des Parameters α der Fokussier-Bezugsfunktion veranschaulicht, die oben im Schritt 2 beschrieben wurde. Ein ^-Register 480 führt Werte einer Einrichtung 482 zu, die zwei Werte in der sin ö-Tabelle 484 bestimmt, die dem im ^-Register 480 enthaltenen Wert am nächsten sind. Die Einrichtung 486 führt dann eine lineare Interpolation durch, um den Wert für sin θ zu bilden, der dann einem Multiplizierer 488 zugeführt wird, dessen Ausgangssignal sin² θ gleich ist. Dieses Ausgangssignal wird einem Multiplizierer 490 zugeführt, der die Daten für 2jt von einem Register 492 empfängt. Das Ausgangssignal des Multiplizierers, das 2π sin² θ entspricht, wird dann einem weiteren Multiplizierer 496 zugeführt. Ein D-Register 498 führt einen Wert-Multiplizierer 500 zu, der D² bildet und dem Multiplizierer 496 zuführt, dessen Ausgangssignal demnach 7π D² sin² θ entspricht. Dieses Ausgangssignal wird einem Dividierer 524 zugeführt.
Das Glied AR wird von einem Ä-Register 506 und einem /2-Register 508 abgeleitet, deren Ausgangssignale einem Multiplizierer 510 zugeführt werden. Der Quotient 2π D² sin² Θ/AR wird vom Dividierer 504 geliefert und dem Fokussier-Parameter-Speicher 342 zugeführt. Die im Bezugsfunktions-Speicher 236 nach F i g. 9b enthaltene Gruppe von Funktionswerten wird anhand Fig. 12 erläutert. Die Fokussier-Bezugsfunktion, die dazu benutzt wird, die Phase der Signalvektoren einer zur Bildung der synthetischen Antenne verwendeten Gruppe zu korrigieren, kann durch den Ausdruck A (K) exp [i&] ausgedrückt werden, wenn Φ=a(K-64,5)1 K ist ein Parameter, der von 1 bis 128 variiert und die Nummer des Vorsummen-Vektors angibt, von dem α gemäß F i g. 11 abgeleitet worden ist. Nach einem Startbefehl gemäß Block 520 wird gemäß Block 522 K= 1 gesetzt und im Register 524 gespeichert Der gespeicherte Wert K wird im Block 526 dazu benutzt, aus einem Amplitudengewicht-Speicher 528 das K-ie Amplitudengewicht auszulesen und einem Multiplizierer 530 zuzuführen. Das Element K wird auch einem Block 532 zugeführt, der die Speicherrung des Wertes K in einem Register 534 für den /-Kanal und in einem Register 534 für den Q-Kanal bewirkt Ein Summierer 538 empfängt den K-Wert vom Register 524 und den Wert —64,5 von einem Block 540. Das Ausgangssignal K— 64,5 wird zur Bildung des Ausdrucks (K- 64,5)² einem Multiplizierer 542 zugeführt. Dieser Ausdruck wird in einem Multiplizierer 544 mit dem Parameter α multipliziert, der von einem «-Register 546 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 544 ist gleich Φ und wird im ^-Register 548 gespeichert In einem Block 550 werden zwei Winkelwerte θ bestimmt, welche den gespeicherten Wert von θ einschließen und einer sind ^-Tabelle 552 sowie einer cos Ö-Ta-

belle 554 zugeführt. In einem Block 556 wird eine lineare Interpolation vorgenommen, um die Signale sin θ und cos θ zu erzeugen, die Multiplizierern 530 bzw. 531 zugeführt werden, um die Werte der Fokussier-Bezugsfunktion zu bilden, die für den /-Kanal im Bezugsfunk·· '■ons-Speicher 534 und für den p-Kanal im Bezugsfunktions-Speicher 536 gespeichert werden. Der im Block 532 gespeicherte /C-Wert wird einem Block 564 zugeführt, wo geprüft wird, ob die Gruppe der Bezugsfunktionswerte abgeschlossen ist. Wenn K von 128 verschieden ist, wird K in einem Block 566 um 1 erhöht und dem /C-Register 524 zugeführt. 1st dagegen AT= 128, läuft das Programm zum Stop-Block 568. Damit ist die Bildung der Werte der Bezugsfunktion im Speicher 236 nach F i g. 9b für jede von aufeinanderfolgenden Hauptzellen abgeschlossen.

Anhand Fig. 13 wird nun der Schritt 5 des Programms, der den Datenspeicher 214 und den Multiplizierer 226 in F i g. 9b betrifft, näher erläutert. Die /- und ζ)-Daten werden aus dem Datenspeicher 214 über einen Block 580 ausgelesen. Ebenso werden die /- und Q-Werte der Bezeugsfunktion aus dem Bezugsfunktions-Speicher 236 über t inen Block 582 ausgelesen. Die /-Glieder werden in einem Multiplizierer 586 und die (^-Glieder in einem Multiplizierer 590 multipliziert. Multiplizierer 584 und 588 bilden gemischte /-(^-Glieder. Das Produkt /ι /2 und das Produkt Q\ und Qi werden einem Subtrahierer 594 zugeführt, der den /-Therm bildet. Die Produkte /| Qi und /2 Q\ werden einem Summierer 596 zur Bildung des <?-Therms zugeführt. Wie oben ausgeführt, werden die Speicher 214 und 236 neu geordnet, nachdem jeweils eine Entfernungszelle ausgelesen worden ist.

Anhand Fig. 14 wird der Schritt 7 des Programms näher erläutert. Die von den drei Teilgruppen-Akkumulatoren gelieferten Daten werden vektoriell summiert. Es wird der Betrag der Resultierenden bestimmt und im Bilddatenspeicher 306 abgespeichert. Die Teilgruppen-Akkumulatoren 254, 256 und 258, die in Fig. 14 mit Akkumulator 1 bzw. 2 bzw. 3 bezeichnet sind, erzeugen Signale I\,Q<. h, Qi und /3, Qi für die Resultierenden der Teilgruppen. Ein Summierer 600 empfängt die Signale /1 und /2, ein Summierer 602 die Signale Q\ und Qi, ein Summierer 604 das Signa! /3 und das Ausgangssignal des Summierers 600 und ein Summierer 606 das Signal Qz und das Ausgangssignal des Summierers 602. Die Ausgangssignaie der Summierer 604 und 606, die mit /und Q bezeichnet werden, werden Multiplizierern 608 bzw. 610 zugeführt, um die Signale I² und Q² zu erzeugen, die dann einem Summierer 612 zugeführt werden. Die Summe I² + Q² wird dann einem AZ-Register 614 zugeführt. In einem Block 616 werden zwei Werte in einer Wurzeltabelle 618 ermittelt, die den Wen im AZ-Register 614 einschließen. Im Block wird eine lineare Interpolation ausgeführt, um die Quadratwurzel des im AZ-Register 614 enthaltenen Wertes zu bilden, bei der es sich um den Betrag des resultierenden Vektors und damit um die Amplitude handelt, die in den Bilddaten-Speicher 306 einzugeben ist.

Anhand Fi g. 15 werden un die Schritte 13,14 und 15 des Programmablaufes näher erläutert, welche dazu dienen, die Gültigkeit der Fokussierfehler-Signale festzustellen. Die im Bild-Akkumulator 314 und im Zellenregister 320 enthaltenen Signale werden einem Dividierer 324 zugeführt um das Verhältnis B/A zu bilden, das im Register 326 gespeichert und dann dem Summierer 328 zugeführt wird, wo ein konstanter Schwellenwert, beispielsweise «Ί0, subtrahiert wird. Ihr Rest wird dann vom Summierer 328 einem Block 640 zugeführt, um zu prüfen, ob der Wert positiv ist. 1st der Wert nicht positiv, folgt ein Block 642, bei dem es sich um den Eintritt in den Schritt 4 des Programmablaufplanes handelt. Ist dagegen der Wert im Block 640 positiv und zeigt dadurch die Gültigkeit des Fokussierfehler-Signals an, so wird das Signal gespeichert, durch einen Block 646 einem Multiplizierer 648 zugeführt, der von einem Register 650 einen konstanten Wert erhält, so daß nur ein geringer Bruchteil des Fokussierfehler-Signais einem Summierer 647 zugeführt wird, da mittels den im Glättungsspeicher 649 angesammelten Daten addiert wird. Der Glättungsspeicher 649 enthält dank einer Rückkopplungs-Integration die geglätteten Fokussierfehler-Signale für jedes Entfernungsintervall des abgetasteten Bereiches. Die Rückkopplungs-Zeitkonstante wird von einem Multiplizierer 651 bestimmt, die von einem Register 653 einer Rückkopplungs-Konstante zugeführ* wird. Diese Rückkopplungs-Konstante wird auf einem Wert von 1 oder etwas weniger als 1 gehalten, je nach der gewünschten Glättungszeit. Die geglätteten Fokussierfehler-Signale für die einzelnen Entfernungsintervalle werden dann als Korrekturglied für die quer zur Sichtlinie gerichtete Geschwindigkeit bei der Erzeugung der Fokussier-Bezugsfunktion im Generator 230 benutzt.

Anhand der Fig. 16a. 16b und 16c wird nun die Bildung der Fokussierfehler-Signale näher erläutert. Nach einem Start-Block 680 wird im Block 682 M= 1 gesetzt und dann in einem M-Register 684 gespeichert. /V/ist der Index, der die Teilgruppen 1,2 und 3 definiert. In Abhängigkeit von dem im M-Register 684 enthaltenen M-Wert liest ein Block 686 die Anweisung: »Aufrufen des gewählten Akkumulators 254, 256 oder 258« und überträgt die entsprechenden /- und Q'-Werte zu /- und (^-Registern 688 bzw. 690. Multiplizierer 692 und 694 und ein Summierer 696 bilden dann den Kern I²+ Q², der einem AZ-Register 698 und dann einem Block 700 zugeführt wird. Danach werden in einer Tabelle 702 zwei Werte gesucht, die den Wert im AZ-Register 698 zwischen sich einschließen. Anschließend erfolgt in einem Block 704 eine lineare Interpolation, um die Quadratwurzel des im AZ-Register 698 enthaltenen Wertes zu bilden. Die Quadratwurzel wird Dividierern 706 und 708 zugeführt, welche die Glieder/tyP+C?² urd Ql ]/l² + Q² bilden. Diese Glieder werden als normierte Werte in einem /-Register 710 und einem (^-Register 712 untergebracht. In einem Block 714 werden zwei Wertepaare in einer arc tg-Tabelle 716 bestimmt, die das Wertepaar in den Registern 710 und 712 zwischen sich einschließen. Dann erfolgt im Block 718 eine lineare Interpolation der komplexen Zahl im /-Register 710 und im (^-Register 712. Der im Block 718 gebildete Phasenwinkel der komplexen Zahl wird dann durch einen Block 720 übertragen, von dem aus eine Funktion von Min einem ^1-Register 722, einem 02-Register 724 und einem 03-Register 726 gespeichert wird. Der im Register 684 gespeicherte Wert von M wird einem Block 728 zugeführt, wo geprüft wird, ob M= 3. Verläuft die Prüfung negativ, wird M in einem Block 730 um 1 erhöht und erneut im Register 684 gespeichert Ist dagegen M= 3, findet die Operation am Stop-Block 732 ihr Ende.

Fig. 17 veranschaulicht die Bestimmung der Fokus-

sierfehlerfunktion durch Bildung der Winkelhalbierenden zwischen den resultierenden Vektoren der äußeren Teilgruppen und anschließendem Vergleich der Winkelhalbierenden mit der Resultierenden der mittleren Teilgruppe. Die in den Registern 722 und 726 enthaltenen

29 30

Werte für Φ\ und Φ3 werden einem Summierer 740 führungsform wird der Phasenwinkel der Resultierenzugeführt, der das Signal Φ\ + Φ3 bildet, dal dann zur den einer Endteilgruppe in bezug auf den Phasenwinkel Erzeugung der Winkelhalbierenden in einem Multipli- der Resultierenden der anderen Endteilgruppe gemeszierer 742 mit dem Wert 0.5 multipliziert wird. Das Pro- sen, und es wird die Winkelhalbierende zu diesen Phadukt wird einem Subtrahierer 744 zugeführt, der auch 5 senwinkeln bestimmt Der Winkel, den diese Winkelhalvom Register 724 den"*7ert Φ2 empfängt Der Ausdruck bierende mit dem Phasenwinkel der Resultierenden der 0,5 {ΦΙ + Φ3)— ΦΙ wird dann einem /9-Register 746 und mittleren- Teilgruppe bildet, ist ein Maß für das Ausmaß von dort einem Summierer 748 zugeführt, wo ein Win- der Defokussierung. Das Vorzeichen dieses Winkels kel von 90° addiert wird. Anschließend erfolgt in einem zeigt an, ob eine Oberfokussierung oder Unterfokussie-Dividierer 750 eine Division durch 180°. Der Ausdruck ίο rung vorliegt

^1t90)/180 wird dann einem /©-Register 752 züge- Da innerhalb einer einzigen Auflösungszelle liegende,

führt, dann in einem Block 754 gekürzt oder abgerundet mehrfach streuende Ziele Defokussierfehler-Daten ver-(truncated) und schließlich einem Multiplizierer 756 zur giften, wird der gegenwärtige Mittelwert der Amplitu-Multiplikation mit 180 zugeführt Das Produkt des MuI- den von benachbarten Auflösungszellen im Azimut tiplizierers 746 wird einem /Q-Register 758 und dann 15 oder in einem geeignet ausgewählten örtlichen Bereich einem Multiplizierer 760 zugeführt Der Wert imß\-Re- bestimmt und es wird gefordert, daß die Amplitude der gister 746 wird einem Block 764 zur Bildung des Wertes zentralen Zelle den Mittelwert der Amplitude der umsin ßl zugeführt Der Wert sin ß\ wird in einem ^Re- gebenden Zelle um einen ausgewählten Wert übergister 766 gespeichert, um einem Multiplizierer 760 zu- schreitet Nur wenn diese Bedingung erfüllt ist wird das geführt zu werden. Der vom Multiplizierer 760 geliefer- 20 für ein bestimmtes Punktziel gebildete Fokussierfehlerte Wert ßS wird in einem .^Register 768 gespeichert Signal dazu benutzt die Fokussierung des Systems zu und von einem Subtrahierer 780 benutzt, dem auch der korrigieren. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf Wert ß\ vom Register 746 zugeführt wird. Das Ai¹S- die Einrichtungen zur Bestimmung der Winkelhalbiegangsglied ß\—ß5 ist ein Fokussierfehler-Glied, das renden zu den Phasenwinkeln der Resultierenden der zwischen +90° und —90° variiert 25 Teilgruppen und zum anschließenden Phasenvergleich

Obwohl bei dem dargestellten System der Mittelwert der Winkelhalbierenden mit dem resultierenden Vektor für die Vorsummier-Vektoren im Azimut über 15 Azi- der zentralen Teilgruppe nicht auf das dargestellte Ausmut-Vorsummenwerte bestimmt wurde, soll anhand führungsbeispie! beschränkt ist, sondern daß hierzu alle Fig. 18 gezeigt werden, daß jeder geeignete örtliche dem Fachmann zur Verfügung stehenden, geeigneten Bildbereich dazu benutzt werden kann, eine mittlere 30 Einrichtungen benutzt werden können.

Amplitude zu bestimmen. Beispielsweise kann ein Bild-

bereich von 5 Auflösungselementen im Azimut und 5 Hierzu 17 Blatt Zeichnungen

Entfernungsintervallen als Mittelungsbereich zum Ver-

gleich mit der Amplitude in dem zentralen Auflösungselement 790 benutzt werden. Um den Mittelwert für ein 35
Punktziel oder eine Auflösungszelle 794 zu bestimmen,
wird der Mittelwert über den Bereich 796 benutzt Es
versteht sich, daß das Prinzip der Erfindung nicht darauf
beschränkt ist, einen Mittelwert über einer Fläche bestimmter Gestalt zu bilden, sonilerr. alle Flächen ein- 40
schließt die einen geeigneten örtlichen Mittelwert der
Bildamplitude liefern, mit dem die gegenwärtige Amplitude einer zentralen Zelle verglichen werden kann.

Es versteht sich, daß die abgeleiteten und geglätteten
Fokussierfehler-Daten in der beschriebenen Weise in 45
einer geschlossenen Schleife dazu verwendet werden
können, um beispielsweise Fehler in den Daten für die
Geschwindigkeit quer zur Sichtachse zu korrigieren.
Stau dessen könnten auch die abgeleiteten und geglätteten Fokussierfehler-Daten in offener Schleife als An- 50
zeige für eine Defokussierung benutzt werden.

Es ist weiter erkennbar, daß das erfindungsgemäße
Prinzip gleichermaßen bei Systemen Anwendung finden
kann, bei denen die Daten kontinuierlich oder aber
schub- oder stapelweise verarbeitet werden. 55

Es wurde demnach vorstehend ein System zur automatischen Fokussierung einer synthetischen Antenne
beschrieben, bei dem Fokussierfehler-Signale erzeugt
werden, die in geschlossener Schleife zur automatischen
Fokussierung des Systems benutzt werden können. Die 60
Fokussierfehler-Signale werden gebildet, indem die
Gruppe der zur Bildung der synthetischen Antenne benutzten Signale den Teilgruppen, insbesondere drei
Teilgruppen, aufgespalten werden und die für die resultierenden Vektoren der Teilgruppen charakteristischen 65
Signale miteinander einem Phasenvergleich unterworfen werden, um Signale zu erhalten, die Für das Ausmaß
der Defokussierung charakteristisch sind. Bei einer Aus-

Claims (3)

1 2

nach § 30a PatG in der Fassung vom 02.01.1968 unterPatentansprüche: blieben ist

Die Verarbeitung der Videosignale zur Bildung einer

1 Verfahren zur Verarbeitung der Video-Signale, »synthetischen« Antenne, also zur Strahlfokussierung, die von einem an Bord eines Flugzeugs angeordne- 5 erfordert die Anbringung einer sich nach einem quaten Kohärenz-Impuls-Radargerät mit einer seit- dratischen Gesetz ändernden Phasenkorrektur, was bewärts zum Flugweg gerichteten festen Antenne deutet, daß auf durch Vorsummieren gewonnene, nachwährend aufeinanderfolgender Entfernungsabta- einander abgeleitete Signalvektoren vor deren Integrastungen geliefert werden, zu Bilddatensignalen, die tion eine Azimut-Fokussier-Bezugsfunktion angewenein linienweise aufgebautes Bild ergeben, bei wel- io det werden muß, gegebenenfalls in Verbindung .ml eichem Verfahren jeweils einer Gruppe aus aufeinan- ner Amplitudengewichtung, um ein Bildsignal mit einer derfolgenden Entfemungsabtastungen stammenden, für jeden aufgelösten Bildpunkt charakteristischen Amdem gleichen Entfernungsintervall zugeordneten Vi- plitude zu erhalten. Diese quadratische A/.imut-Fokusdeosignalen Phasenkorrekturen erteilt werden, die sier-Bezugsfunktion ist eine Funktion der Entfernung, eine Strahlfokussierung bewirken (synthetische An- 15 der Geschwindigkeit, des Blickwinkels und der Wellentenne), worauf die jeweils zu einer Gruppe gehören- Enge. Der Korrelationsvorgang besteht im wesentliden, phasenkorrigierten Videosignale zu den Bildsi- chen aus einer Multiplikation der Signalvektoren, die gnaien addiert werden, dadurch gekenn- von nacheinander von dem gleichen Streupunkt empr e i c h η e t, daß aus den zu einer Gruppe gehören- fangenen Echosignalen abgeleitet werden, mit der quaden, phasenkorrigierten Videosignalen wenigstens 20 dratischen Azimut-Fokussier-Bezugsfunktion und andrei benachbarte Teilgruppen gebildet und dann die schließender Integration der erhaltenen Produkte. Die von diesen Teiigruppen definierten resultierenden Genauigkeit dieser quadratischen Phasenkorrektur Vektoren bestimmt werden, daß dann die mittlere kann durch viele Parameter beeinträchtigt werden, bei-Phasenlage für die Vektoren der ersten und der drit- spielsweise von einer Änderung der Richtung des Flugten Teilgruppe festgestellt und mit der Phasenlage 25 weges des die die Signale erzeugenden Radaranlage des resultierenden Vektors der mittleren Teilgruppe tragenden Flugzeugs, Änderungen im Bodenabstand verglichen wird und daß von dsm Phasenvergleich des Flugzeugs und Fehlern bezüglich der Fluggeschwinein Fehlersignal für die Phasenkorrektur abgeleitet digkeit Selbst wenn die Fluggeschwindigkeit unter Verwird, das eine Änderung der Phasenkorrektur in Wendung einer Trägheits-Plattform entwickelt wird, dem Sinne bewirkt, daß die Abweichung der mittle- 30 kann der festgestellte Wert im Hinblick auf eine optimaren Phasenlage der beiden Vektoren der ersten und Ie Fokussierung zu ungenau sein. Es sind mehrere Meder dritten Teilgruppe von der Phasenlage des Vek- thoden möglich, um Fehler bezüglich der Geschwindigtors der mittleren Teilgruppe ve-schwindet keit quer zur Blickrichtung der Antenne festzustellen,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die eine Defokussierung bewirken, ohne daß eine dieser zeichnet, daß aus den Amplituden der Bildsignale, 35 Methoden als befriedigend angesehen werden kann. Eidie Bildpunkten zugeordnet sind,'welche den Bild- ne übliche Methode zur Korrektur der Geschwindigpunkt umgeben, dessen Signale gerade verarbeitet keitswerte mißt die Zieldrift in den mittels synthetischer werden, ein Mittelwert gebildet und mit der Ampli- Antennen durch Zielverfolgung gewonnenen, aufe<nantude des Bildsignals des gerade verarbeiteten Bild- derfolgenden Bildern. Eine andere Methode macht von Punktes verglichen wird und daß ein dem gerade 40 zusätzlichen Korrelationsfiltern Gebrauch, also seitliverarbeiteten Bildpunkt zugeordnetes Fehlersignal chen Zusatz-Korrelationskanälen, deren Ausgangssinur dann als gültiges Signal verarbeitet wird, wenn gnale einem Amplitudenvergleich unterzogen werden, die Amplitude des Bildsignals um einen bestimmter. um davon ein Maß für die Defokussierung abzuleiten. Betrag größer ist als der gebildete Mittelwert. Bei dieser Methode wird in einem der Zusatz-Korrela-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 45 tionskanäle eine Überfokus-Korrektur und in einem angekennzeichnet, daß das Fehlersignal vor seiner deren Zusatz-Korrelationskanal eine Unterfokus-Kor-Verwendung zur Änderung der Phasenkorrektur ge- rektur angewandt. Dabei wird in jedem Korrekturkanal glättet wird. die Größe des Ausgangssignals festgestellt. Die Beträge

der resultierenden Signalvektoren werden dann vonein-