DE3112323A1

DE3112323A1 - Verfahren zur adaptiven schwellwerteinstellung fuer radarsignale

Info

Publication number: DE3112323A1
Application number: DE19813112323
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Math. 7905 Dietenheim Baur; Manfred Ing.(grad.) 7340 Geislingen Müller; Thomas Dipl.-Phys. Dr. 7913 Wullenstetten Müller; Siegfried Dipl.-Ing. 7913 Senden Vogel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-03-28
Filing date: 1981-03-28
Publication date: 1982-10-07
Also published as: DE3112323C2

Description

Verfahren zur adaptiven Schwellwerteinstellung für
Radarsignale Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Zur Befreiung der von einer Radarantenne empfangenen Echosignale von Störsignalen ist es allgemein bekannt, im Zuge der Radarsignalverarbeitung eine Schwelle zu setzen, welche nur solche Signale durchläßt, die eine Mindestamplitude aufweisen, und der weiteren Auswertung zur Zielentdeckung zuleitet. Signale, welche diese Schwelle nicht überschreiten, werden als Störechos eingestuft und ausgeblendet. Da sich die Störsituation und damit die Intensität der Störsignale zeitlich und räumlich ändern, ist es erforderlich, die Signaischwelle adaptiv zu gestalten. Hierzu ist es beispielsweise aus der DE-AS 20 09 071 bekannt, das. Uberwachungsgebiet in Ringsektorzonen einzuteilen und zur Schwellensetzung für eine aktuelle, d. h. momentan ausgewertete Ringsektorzone aus drei benachbarten Zonen einen Amplitudenmittelwert zu bilden und die Amplitudenschwelle für die aktuelle Ringsektorzone auf diesen Mittelwert einzustellen. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß kleine Ziele in der Nachbarschaft von großen Zielen durch die hoch angesetzte Schwelle unentdeckt bleiben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches bei unterschiedlichen Störsituationen einerseits Störechos soweit wie möglich unterdrückt, andererseits aber eine zuverlässige Ziel entdeckung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung begeht also zur Reduktion der Radardaten einen Weg mit doppelter Schwellensetzung. Bei der adaptiven Steuerung der Zielerkennungsechwelle in Abhängigkeit von der Störsituation wird für jedes Teilgebiet die Clutterumgebung innerhalb eines mehrere Teilgebiete umfassenden Rahmens um dieses Teilgebiet berücksichtigt.
Damit flächenhaft ausgedehnte Ziel echos den Mittelwert bzw. die Anzahl der Schwellenüberschreitungen nicht merklich beeinflussen (und dadurcn u. U. kleinere Ziele unterdrückt werden), sind die mehrere Teilgebiete umfassenden Rahmen einerseits groß zu wahlen gegenüber den zu erwartenden Zielflächen. Da aber andererseits nicht zu erwarten ist, daß der Clutter in groß gewählten Gebieten homogen ist, muß ein Kompromiß gebildet und eine mittlere Größe für die Clutterauswertegebiete (Rahmen) angenommen werden. Durch die Nachbarschaftsuntersuchungen unter den Teilgebieten können aufgrund einer merkbaren Änderung des Amplitudenmittelwertes Zielechos innerhalb eines Teilgebiet es erkannt und von einem Beitrag zur Bestimmung der Datenreduktionsschwelle ausgeschlossen werden. Zur Bestimmung dieser Schwelle werden also nur Amplitudenwerte herangezogen, die auf Störsignalen beruhen.
Aus statistischen Uberlegungen ist es vorteilhaft, den aus den Amplituden aller Teilgebiete eines Rahmens gebildeten ersten Mittelwert mit einem Faktor, der größer ist als Eins, zu bewerten und die erste Schwelle auf diesen neuen Wert einzustellen. Als besonders günstig erwiesen haben sich Bewertungsfaktoren zwischen 1 und 2. Eine günstige Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, jeweils eine Mehrzahl von Radarauflösungszellen zu einem Teilgebiet mit einheitlicher Schwellensetzung zusammenzufassen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Rahmen, der mehrere Deilgebiete umfaßt, so gewählt, daß er die dem zu untersuchenden Teilgebiet direkt benachbarten Teilgebiete (acht an der Zahl) in azimutaler und Entfernungsrichtung jeweils einen Teilgebietsschritt davor und zurückliegend umfaßt.
Der so ermittelte Schwellwert läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft verwenden, um aus mehreren einstellbaren zeitabhängigen Dämpfungsverläufen (so), wie beispielsweise 1/R4 bei geringem Clutter bis zu 1/R2 bei starkem Clutter einen Dämpfungsverlauf auszuwählen.
Dadurch ist eine optimale Anpassung der zeitabhängigen Dämpfung an die auch in Entfernungsrichtung veränderliche Cluttersituation für jedes einzelne Teilgebiet gegeben.
Da der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmte Schwellwert im wesentlichen nur auf den Störechos ohne Berücksichtigung von Ziel echos ermittelt wird, erfolgt auch die Einstellung des Dämpfungsverlaufs nach Maßgabe des Schwellwerts wirklich auf der Grundlage der Störsituation und wird nicht durch vorhandene Ziele verfälscht.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar beim Betrieb von Radaranlagen zur Überwachung von Seefahrtswegen. Die dabei auftretenden Ziel echos sind im wesentlichen Schiffs echos und Echos von Markierungstonnen.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Abbildung veranschaulicht.
Eine Schiffahrtsstraße als Überwachungsgebiet sei, wie in der Abbildung angedeutet, durch ein Raster in Teilgebiete unterteilt. Zur Veranschaulichung der Größe der Teilgebiete im Verhältnis zur Größe der zu erwartenden Ziele ist in der Abbildung ein vier dieser Teilgebiete teilweise überdeckendes Schiffsziel skizziert. Das aktuelle Teilgebiet ist durch Schraffur hervorgehoben.
Der zur Schwellwertbestimmung für dieses Teilgebiet zu betrachtende Rahmen ist von der dick ausgezogenen Linie berandet. Die in die jeweiligen Teilgebiete eingezeichneten Zahlen beinhalten eine Information über die Echointensität innerhalb dieses Teilgebiets und stellen beispielsweise eine gemittelte Trefferzahl dar. Durch Mittelwertbildung über alle Teilgebiete des Rahmens ergibt sich ein erster Mittelwert von Mges X 7,8.
Wird dieser erste Mittelwert nun als erste Schwelle angenommen, so verbleiben für die erfindungsgemäße Bestimmung des Schwellwerts nur die Teilgebiete, deren Echointensitätswerte unterhalb dieses ersten Mittelwerts liegen. Die nicht weiter zur Schwellwertbestimautlg verwandten Teilgebiete sind durch ein Kreuz x beim Amplitudenwert gekennzeichnet. Die Bildung des zweiten Mittelwerts aus den verbleibenden fünf Teilgebieten ergibt einen Wert MR = 6,6. Auf diesen Wert wird die Amplitudenschwelle für das schraffierte Teilgebiet eingestellt.
Die dicke unterbrochene Linie berandet einen gegenüber den vorstehend beschriebenen Rahmen in azimutaler und Entfernungsrichtung um ein Teilgebiet versetzten Rahmen.
Die sich für diesen Rahmen ergebenden Werte für Mges und MR sind in der Abbildung eingetragen. Je nach den gegebenen Umständen kann es aus statistischen tberlegungen vorteilhaft sein, den ersten Mittelwert MgeS noch mit einem Faktor größer Eins zu bewerten und erst nach dieser Bewertung zu entscheiden, welche Teilgebiete für die Bestimmung des Schwellwerts weiterverwandt werden.
Die Annahme eines Bewertungsfaktors berücksichtigt, daß nur eine geringe Zahl von Werten für die Einstellung der ersten Schwelle zur Verfügung steht.
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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Schwellwerteinstellung für ein Teilgebiet des Uberwachungsgebiets einer Radaranlage durch Mittelwertbildung aus- den Amplitudenwerten mehrerer Teilgebiete aus der Umgebung des aktuellen Teilgebiets, dadurch gekennzeichnet daß innerhalb eines Rahmens, der das aktuelle Teilgebiet und die diesem benachbarten Teilgebiete umSaßt,Xein erster Mittelwert aus den Amplituden der umfaßten Teilgebiete gebildet und zur Einstellung einer ersten Schwelle herangezogen wird, daß nur die Amplitudenwerte aus den von dem Rahmen umfaßten Teilgebieten, welche diese erste Schwelle nicht überschreiten, zur Bildung eines weiteren Mittelwerts herangezogen werden, und daß der Schwellwert für das aktuelle Teilgebiet auf diesen weiteren Mittelwert eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwelle auf den mit einem Faktor größer als Eins bewerteten ersten Mittelwert eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teilgebiet eine Mehrzahl von Radarauflösungszellen umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ein Gebiet mit je drei Teilgebieten in azimutaler und in Entfernungsrichtung, zusammen also neun Teilgebiete, mit dem aktueilen Deilgebiet im Zentrum des Rahmens umfaßt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Einstellmöglichkeiten für die zeitabhängige Amplitudendämpfung (STC) vorgesehen sind, von denen jeweils eine nach Maßgabe des eingestellten Schwellwerts ausgewählt wird.