DE3005230A1

DE3005230A1 - Radargeraet, insbesondere zur ortung von hubschraubern

Info

Publication number: DE3005230A1
Application number: DE19803005230
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.-Ing. 7000 Stuttgart Böhm; Dietmar Zur Dipl.-Ing. 7016 Gerlingen Heiden; Volker Dipl.-Ing. 7016 Gerlingen Kloevekorn; Ullrich Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Raudonat
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1981-08-20

Description

D. zur Heiden 7-343-2
Radargerut, insbesondere zur Ortung von Hubschraubern Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Radargerot, insbesondere zur Ortung von Hubschraubern.
Radargeräte an sich sind allgemein bekannt und in zahlreichen Literaturstellen beschrieben.
Es gibt verschiedene Verfahren, Bewegtziele von Festzielen zu unterscheiden. Hierzu wird auf das Buch "Radar Handbook" von M. 1. Skolnik, McGraw Hill Verlag, New York, 1970, insbesondere die Kapitel 16 und 17, verwiesen.
Bewegtziele erzeugen im Gegensatz zu Festzielen eine Doppiervenschiebung der Frequenz der Tragerschwingung. Diese Dopplerverschiebung kann ausgewertet werden.
Hubschrauber bewegen sich jedoch häufig so langsam, daß nahezu keine Doppler verschiebung entsteht, so daß ein Hubschrauber von Festzielen nicht untenchieden werden kann.
Auch die von rotierenden Hubschrauberrotorbldttern verursachte Dopplerverschiebung kann nicht mit einfachen Mitteln (automatisch) ausgewertet werden. Einerseits werden die an den Rotorblättern reflektierten Signale nur Ober ein sehr schmales Richtdiagromm zurockgestrahlt. Das bedeutet, daß nur in einem sehr kleinen Winkelbereich des Rotorblattumlaufes die Möglichkeit besteht, ein Echo in Richtung des Radargerates zurückzustrahlen. Wegen der hohen Umdrehungszahl der Rotorblätter und der relativ geringen Anzahl von Pulsen ist es Ober eine längere Zeit durchaus möglich, daß kein Sendeimpuls zu dem Zeitpunkt auf einem Rotorblatt auftrifft, zu dem es mit D. zur Heiden 7-34-3-2 seinem Richtdiagramm in Richtung zu dem Radargeröt zeigt, so daß keine Echos empfangen werden können. Andererseits besteht die von den Rotorblättem verursachte Dopplerverschiebung aus einem breiten Frequenzspektrum. Die die Dopplerverschiebung verursachenden Geschwindigkeiten eines Rotorblattes sind nämlich gleich w.r, wobei w die Winkelgeschwindigkeit ist und r Werte von null bis zur maximalen Rotorblattlönge annimmt.
Aufgabe Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Radargeröt anzugeben, mit dem Hubschrauber geortet werden können.
Lösung Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprochen zu entnehmen.
Vorteile: Mit dem neuen Radargerät können auch langsam fliegende (z.B. schwebende) Hubschrauber gut von Festzielen getrennt werden. Werin die Rotorblätter der Hubschrauber in Bewegung sind, können selbst ruhende Hubschrauber von Festzielen unterschieden werden.
Die Signalauswertung ist nichtkohärent. Es können daher eine Vielzahl von ECM-Maßnahmen angewandt werden, wodurch das Radargerät nur sehr schwierig entdeckt wird und gestört werden kann. Es ist weiterhin von Vorteil, daß der Sende- und der Empfangsteil röumlich getrennt angeordnet sein können.
D. zur Heiden 7-34-3-2 Die Tragerschwingungen der abgestrahlten Signale sind langwellig (z.B. UHF- oder VHF-Bereich). Bei Verwendung von solchen Trffgerschwingungen können Hubschrauber selbst in Waldschneisen oder hinter Bergkuppen geortet werden, ohne daß zwischen Hubschrauber und Radargertit eine Sichtverbindung besteht.
Das Radargerut ist nicht nur zur Hubschrouberortung geeignet, sondem es können auch andere Ziele geortet werden. Sie müssen lediglich eine Amplitudenmodulotlon verursachen, die derjenigen der "Rotormodulation" ähnlich ist. Dies ist beispielsweise bei Propellerflugzeugen der Fall.
Beschreibung: Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1: die Feldstdrkeverteilung der von Hubschraubern reflektierten Signale, und Fig 2: ein Blockschaltbild des neuen Radargoraft.
Ein Hubschrauber H mit Rotorblättern RT wird von einem Rodorgertit R1 oder von einem Radargeröt R2 angestrahlt. Die Rodargerate befinden sich vom Hubschrauber aus gesehen in verschiedenen Richtungen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die vom Radargerät abgestrahiten Signale horizontal polarisiert sind.
In der Fig. 1 geben die Kurven A und B den Verlauf der minimalen bzw. maximalen Feldstärkeverteilung der von dem Hubschmuber H reflektierten elektromagnetischen Welle um den Hubschrauber herum an.
D. zur Heiden 7-34-3-2 Der Hubschrauber wirkt als Resonator, wobei zu beachten ist, daß die Resonanzschärfe wegen der Dicke des Hubschraubers nicht besonders ausgeprägt ist. Die Ruckstrahlleistung nimmt mit wachsender Frequenz zu. Deshalb wird die Frequenz so gewählt, daß sie ein Vielfaches der Resonanzfrequenz eines "typischen" Hubschraubers ist. Es werden vorzugsweise Frequenzen im UHF- oder VHF-Bereich gewählt.
Der Grund dafUr, daß in einer bestimmten Richtung die Feldstärke zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert schwankt, liegt darin, daß die Rotorblätter rotieren. Zwischen dem Rumpf des Hubschraubers und den Rotorblättern entstehen je nach Rotorblattstellung unterschiedliche Verschiebungsströme.
Die Schwankungen der Feldstärken der von dem Hubschrauber reflektierten Signale sind als Amplitudenmodulatlon der reflektierten Signale erkennbar.
Der Grad der Schwankung ist der Modulatlonsgrad der Amplitudenmodulation. Der Modulationsgrad ist für das Radargerät R1 D2dB - DidB und für das Radargeröt R2 D4dB - D3DB. Der Modulationsgrad ist richtungsabhängig. Die Modulationsfrequenz hingegen ist richtungsunabhongig. Sie hängt nur von der Rotationsgeschwindigkeit und der Anzahl der Rotorblätter ab. Bei drei Rotorblättern und einer Umdrehungszahl von 5 /sec. ist die Modulationsfrequenz 15 Hz. Die von dem Hubschrauber reflektierten Signale sind außer mit dieser Modulationsfrequenz auch mit Harmonischen hiervon ampl itudenmodul iert.
Sind die von einem Radargerät empfangenen Signale mit mindestens einer dieser Frequenzen amplitudenmoduliert, dann wird angenommen, daß die Signale von einem Hubschrauber reflektiert wurden. Damit ist eine sehr einfache, auch automatisch auszuwertende Unterscheidung von Hubschraubem gegenüber allen anderen Zielen möglich.
D. zur Heiden 7-34-3-2 Bei dem Radargerät kann es sich um ein monostatisches oder um ein multistatisches Radargerät handeln.
Anhand der Fig. 2 wird ein stark vereinfachtes Blockschaltbild des neuen Radorgeräts erlöutert.
Die in einem Sender 1 erzeugten Sendesignale werden über eine Sendq/Empfangsweiche 3 einer Antenne 2 zugeführt und von dort abgestrahlt. Die von der Antenne 2 empfangenen Signale werden über die Sende/Empfangsweiche 3 einem Mischer 5 zugeführt, der außerdem noch ein in einem Mischoszillotor 4 erzeugtes Signal erhdlt. Das in einem ZF-Verstärker 6 verstärkte heruntergemischte Signal wird einem Amplitudendemodul ator 7, dem ein Filter 8 nachgeschal tet ist, zugeführt. Der Durchlaßbereich des Filters 8 wird abhängig von den zu erwartenden Modulationsfrequenzen gewählt. Er ist im vorliegenden Fall z. B. 15 + 5 Hz. Das Ausgangssignal des Filters 8 wird einer Schwellwertschaltung 9 zugeführt. Hat das Signal eine genügend große Amplitude, dann wird von einer Anzeigeeinrichtung 10 ein Hubschrauberziel angezeigt.
Das Radargerot kann leicht so ergänzt werden, daß auch bekannte Maßnahmen zur Entfemungsauflösung und Doppleffrequenz-Messung durchgeführt werden können. Zur Klarstellung soll ledoch noch einmal betont werden, daß zur Entdeckung von Hubschraubern nicht dessen durch die Bewegung verursachte Dopplerfrequenzverschiebung ausgewertet werden muß, sondern lediglich die typische Amplitudenmodulation, die durch die Rotorblätter verursacht wird. Da keine kohärente Signalauswertung erfolgt, können in besonders vorteilhafter Weise Verfahren der Bandspreizung zur ECM-Sicherheit, zur elektrischen Verschleierung und besseren Verträglichkeit mit anderen Diensten (z.B. Spread Spectrum mit Pulskodemodulation, Ausnutzen von beim Funlcsprechverkehr vorhandenen Kanallücken) angewendet werden. Diese und weitere zusiitzliche Maßnahmen sind dem Fachmann bekannt und er kann das Radargerät auf einfache Weise entsprechend ergänzen.
L e e r s e i t e

Claims

D. zur Heiden - M. Böhm - U. Raudonat - V. Kloevekorn 7-34*3-2 Patentansprüche Radargerat, insbesondere zur Ortung von Hubschraubern, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlange(n) der Trogerschwingung(en) der vom Radorgerät abgestrahlten Signale so gewählt ist (sind), daß die zu ortenden Hubschrauber für diese Signale eine gegenüber der Hubschrauberumgebung bessere Resonanzeigenschoft aufweisen, und daß eine Einrichtung (7, 8, 9) vorgesehen ist, mit der ermittelt wird, ob die von einem Ziel reflektierten Signale mit mindestens einer fUr Hubschrauber typischen Frequenz amplitudenmoduliert sind.
2. Radargerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Radargerat abgestrahlten Signale impulsförmig sind.
3. Radargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Impulsen variabel sind.
4. Radargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trogerschwingungen der Impulse unterschiedliche Frequenzen haben.
5. Radargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschwingungen der Impulse moduliert sind.
6. Radargerat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Radargerät abgestrahlten Signale horizontal polarisiert sind.