DE3237137C2

DE3237137C2 -

Info

Publication number: DE3237137C2
Application number: DE19823237137
Authority: DE
Inventors: Albrecht Ing.(Grad.) Ludloff; Manfred Dipl.-Ing. 7900 Ulm De Minker
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1982-03-16
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1992-05-14
Also published as: DE3237137A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Anordnung zur Signal verarbeitung bei einer Radaranlage nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4.

Aus der DE 24 35 006 A1 ist eine Anordnung zum Ändern der Verstärkung eines Radarempfängers nach Maßgabe einer vorgegebenen STC-Funk tion bekannt. Diese Funktion ist abhängig von der Entfernung R eines Zieles einer bestimmten Zielart. Z. B. ist die Funktion proportional R^-4 bei Punktzielen oder proportional R^-2 bei großflächigen Zielen. Es wird eine Anordnung beschrieben, die einen einzigen STC-Generator enthält, der eine Erzeugung von verschiedenen solcher STC-Funktionen ermöglicht.

Aus der US 38 10 178 ist ebenfalls ein solcher STC-Generator bekannt, welcher eine stufenweise Abschwächungs-Funktion besitzt, durch welche die erwähnte R^-4-Funktion angenähert dargestellt wird.

Aus der US 36 59 290 ist weiterhin eine Anordnung zur Erzeugung solcher STC-Funktionen bekannt. Diese Anordnung enthält Dämpfungs glieder, deren Dämpfungswerte invers proportional zur Entfernung sind und die im Entfernungs-Eingangskanal eines Radarempfängers angeordnet sind.

Bei der Abtastung eines Radarzieles ist der an einem Objekt reflek tierte Energieanteil eines Radarpulses abhängig von dem effektiven Rückstrahlquerschnitt des Objekts. Die Rückstrahlquerschnitte gleichartiger Ziele liegen im allgemeinen in der gleichen Größenord nung, so daß einer bestimmten Zielart ein ungefähr Rückstrahlquer schnitt zugeordnet werden kann und umgekehrt.

Die Echosignale werden am Eingang eines Radarempfängers einer zeit abhängigen Empfangskanalregelung durch zeitabhängige Einstellung eines im Signalweg angeordneten Dämpfungsgliedes unterworfen. Die Stellgröße für die Einstellung der Signaldämpfung enthält neben der grund legenden Entfernungskompensation noch Anteile, die das Vorhandensein von Störsignalanteilen (Clutter) im Echo signal berücksichtigen. Dadurch werden wichtige Parameter der Anlage, wie z. B. Falschalarmrate (PFA) oder Ent deckungswahrscheinlichkeit insbesondere für schwache Zielechos erheblich verbessert. Insbesondere bei einer störadaptiven, d. h. einer an die jeweilige Störsituation in der Umgebung einer Radarzelle angepaßten Dämpfung der Eingangssignale läßt sich dann aber aus den Echoamplituden keine Information über die Art des Zieles gewinnen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Signalverarbeitung bei einer Radar anlage mit einer zeitabhängigen, insbesondere störadaptiven Empfangskanalregelung anzugeben, welche eine Aussage über den von einem Objekt reflektierten Energieanteil zu machen erlaubt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren und die im Anspruch 4 angegebene Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der vorliegenden Erfindung bleiben die Vorteile einer geringen Falschalarmrate bei unverändert guter Ent deckungswahrscheinlichkeit erhalten, da die Dämpfung der Eingangssignale weiterhin störadaptiv erfolgen kann. Es wird jedoch ständig, also fortlaufend innerhalb einer Radarperiode, die Einstellung der Eingangsdämpfung mit einem fest vorgegebenen Verlauf verglichen. Die Abweichung des tatsächlich unter Berücksichtigung der Störsituation eingestellten Dämpfungsverlaufs von dem fest vorgegebenen Dämpfungsverlauf wird fortlaufend ermittelt. Aus der ermittelten Abweichung wird eine Korrektur abgeleitet, die dem Signal in einem späteren Verarbeitungsschritt zeit richtig wieder zugeführt wird. Nach dem Dämpfungsglied am Empfängereingang kann das Signal damit in optimaler Weise von Störungen befreit werden. Das weitgehend störbefreite Signal (oder auch nur als relevant eingestufte Teile desselben) wird dann der Korrektur mittels des aus der ermittelten Abweichung abgeleiteten Faktors unterzogen. Der korrigierende Multiplikationsfaktor ist ebenso wie die Dämpfung selbst eine innerhalb einer Radarperiode zeitver änderliche Größe. Durch an sich bekannte Einrichtungen zur Einstellung von Signallaufzeiten kann sichergestellt werden, daß die Zuordnung eines Werts für den Korrektur faktor dem Signal zeitrichtig zugeführt, d. h. auf den richtigen Signalausschnitt angewandt wird. Der fest vor gegebene Dämpfungsverlauf ist so gewählt, daß bei einer diesem Verlauf folgenden Eingangssignaldämpfung die Ampli tuden der gedämpften Echosignale annähernd proportional dem Rückstrahlquerschnitt des reflektierenden Objekts sind. Durch die Ermittlung der Abweichung des einge stellten Dämpfungsverlaufs von diesem fest vorgegebenen Verlauf und spätere Korrektur weisen die korrigierten Signale wiederum eine dem Rückstrahlquerschnitt des Radar objekts proportionale Amplitude auf und erlauben somit günstigerweise eine Aussage über die Art des Ziels anhand einer Zieleinteilung nach Maßgabe des Rückstrahlquer schnitts.

Für verschiedene Situationen ist der für die Proportionalität zwischen Signalamplitude und Rückstrahlquerschnitt optimale Verlauf der Dämpfung durch unterschiedliche Zeitfunktionen bzw. Entfernungsabhängigkeiten gegeben. Für die Auswertung von Punktzielmeldungen entspricht der fest vorgegebene, in einem Speicher abgelegte Dämpfungsverlauf günstigerweise der nur die Entfernungsdynamik von Punkt zielen kompensierenden R^-4-Abhängigkeit (R=Zielent fernung). Für räumlich ausgedehnte Ziele, wie z. B. Wettergebiete, ist die nur die Entfernungsdynamik von großflächigen Zielen kompensierende R^-2-Abhängigkeit günstiger. Unter Umständen kann auch die Form des Richt diagramms bei dem fest vorgegebenen Dämpfungsverlauf Berücksichtigung finden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind daher mehrere fest vorgegebene Dämpfungsverläufe ent sprechend unterschiedlichen Radarsituationen oder ver schiedenen Auswertungen vorgesehen. Bevorzugterweise wird die tatsächlich eingestellte Dämpfung mit mehreren der fest vorgegebenen Verläufe verglichen. Daraus ergeben sich unterschiedliche Korrekturfaktoren, die dem von Störungen befreiten Signal in getrennten Signalwegen zeitrichtig wieder zugeführt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, von den korrigierten Signalen nur die einer weiteren Verarbeitung zuzuführen, die innerhalb eines vorgebbaren Amlitudenbereichs liegen. Ein nach oben offener Ampli tudenbereich stellt dann eine Entdeckungsschwelle dar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend beschrieben und anhand der Figuren veranschaulicht. Dabei zeigt

Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung bei störadaptiver Einstellung der Eingangsdämpfung;

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Stellgröße in einem Ausschnitt aus einer Radarperiode;

Fig. 3 den entsprechenden zeitlichen Verlauf des Korrekturfaktors;

Fig. 4 eine Anordnung mit zwei verschiedenen fest vorge gebenen Dämpfungsverläufen.

In einem Speicher 9 ist eine Grundeinstellung (BASIC STC) der zeitabhängigen Dämpfung fest gespeichert. In einer Einrichtung 10 zur clutteradaptiven Einstellung einer zusätzlichen Eingangsdämpfung wird eine Stellgröße für die zusätzliche Dämpfung nach Maßgabe der bestimmten Clutter intensität erzeugt. Die Eingangssignaldämpfung kann zudem noch durch für einzelne Gebiete vorprogrammierte, nicht adaptive Steuerwerte beeinflußt werden. Diese sind in einem weiteren Speicher 8 abgelegt. Dies ist von Vorteil vor allem für Gebiete mit extremen Clutterbedingungen. Für solche Gebiete kann es unter Umständen zweckmäßig sein, die Einflußnahme der adaptiven Einstellung zu unterbinden.

Die einzelnen Einflußgrößen werden im allgemeinen Fall in einem Addierglied 12 zu einer gemeinsamen Stell größe S zusammengefaßt. Diese gemeinsame Stellgröße S gelangt über einen Digital/Analog-Wandler 13 mit nachge schaltetem Tiefpaßfilter 14 die Dämpfungsglieder 19 am Empfängereingang, die die Echoeingangssignale nach Maßgabe der Stellgröße S dämpfen.

Nach weiteren nicht dargestellten Verarbeitungsschritten gelangen die Echosignale zum Signalprozessor 18. Durch die Zusammenfassung mehrerer Stellgrößen für den zeitabhängigen Umlauf der Dämpfung weicht die der gemeinsamen Stell größe entsprechende STC mehr oder weniger stark von dem nur die Entfernungsdynamik von Punktzielen kompensierenden R^-4-Verlauf ab. Um diese Abweichung dem Signalprozessor 18 zur korrigierenden Beeinflussung der Signalamplitude zeitrichtig melden zu können, wird in einer Subtrahier schaltung 15 ständig die Differenz zwischen dem im Lese speicher 11 gespeicherten zeitlichen Verlauf entsprechend R^-4 und dem zeitlichen Verlauf der Stellgröße S ermittelt und durch Rechenschaltungen 16, z. B. Delogarithmierer, aus der Differenz ein Korrekturfaktor abgeleitet, der erforderlichenfalls nach Verzögerung in einem Verzöge rungsglied 17 dem Signalprozessor zugeführt wird.

Der zeitliche Verlauf der Stellgröße S ist in Fig. 2 skizziert. In logarithmischem Maßstab ist über der Zeit t (entsprechend der Zielentfernung R) gestrichelt der gespeicherte Verlauf von z. B. t^-4 (R^-4)-Abhängigkeit der Dämpfung und durchgezogen der tatsächliche Verlauf der Stellgröße S eingetragen. Durch die über Entfernungsbe reiche gleicher Länge einheitliche Berücksichtigung der jeweiligen Störsituation in diesen Entfernungsbereichen ergibt sich eine stufenweise Abweichung des tatsächlichen Verlaufs von dem t^-4-Verlauf. Die zugehörige Fig. 3 zeigt entsprechend den zeitlichen Verlauf des Korrekturfaktors K, der von Entfernungsbereich zu Entfernungsbereich andere Werte annehmen kann.

Bei einer Anordnung, die mehrere Lesespeicher 11′, 11′′ mit unterschiedlichen gespeicherten Verläufen aufweist, sind dementsprechend mehrere Substrahierschaltungen (15′, 15′′) vorgesehen. Die Stellgröße S wird den jeweils ersten Ein gängen dieser Subtrahierschaltungen zugeführt. Aus den in den Subtrahierschaltungen ermittelten Differenzen werden in mehreren Rechenschaltungen 16′, 16′′ Korrekturfaktoren abgeleitet und den Signalprozessoren 18′, 18′′ als weiteren Verarbeitungseinrichtungen zugeführt. Die im Dämpfungs glied 19 beeinflußten Signale gelangen nach Durchlaufen von nicht eingezeichneten Einrichtungen zur Verstärkung und Störbefreiung auf die Signalprozessoren 18′, 18′′, wo sie nach Maßgabe der Korrekturfaktoren in der Amplitude verändert werden. Zur zeitrichtigen Zuordnung der ver änderlichen Korrekturfaktoren zu den richtigen Signalab schnitten ist jeweils ein einstellbares Laufzeitglied oder vorteilhafterweise wie im Beispiel dargestellt ein gemeinsames einstellbares Laufzeitglied 17 für die mehreren getrennten Wege der Stellgröße S eingefügt.

Claims

1. Verfahren zur Signalverarbeitung bei einer Radaranlage, bei der

- in der Entfernungsrichtung eine Abtastung innerhalb eines Entfer nungsbereiches erfolgt, dem ein Zeitintervall zugeordnet wird, und
- innerhalb des Zeitintervalls eine zeitabhängige, insbesondere störadaptive Empfangsregelung (STC), durch zeitabhängige Dämpfung der Eingangssignale durchgeführt wird,

dadurch gekennzeichnet,

- daß innerhalb des Zeitintervalls die Abweichung der dort einge stellten zeitabhängigen Dämpfung von einem dort fest vorgegebenen zeitabhängigen Dämpfungsverlauf, der entsprechend einer auszuwertenden Zielart vorgegeben wird, ermittelt und daraus ein für das Zeit intervall geltender zeitabhängiger korrigierender Multiplikations faktor gebildet wird, und
- daß in einem Verarbeitungsschritt, in welchem den Eingangssignalen entsprechende Signalamplituden vorhanden sind, der zu dem Zeitinter vall gehörende zeitabhängige Multiplikationsfaktor mit den zu diesem Zeitintervall gehörenden Signalamplituden multipliziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß für ein Zeitintervall mehrere verschiedene, fest vorgegebene zeitabhängige Dämpfungsverläufe, die unterschiedlichen Zielarten zugeordnet sind, vorgesehen werden
- daß gleichzeitig die Abweichungen der eingestellten zeitabhängigen Dämpfung von den verschiedenen fest vorgegebenen Dämpfungsver läufen ermittelt werden,
- daß aus den Abweichungen mehrere verschiedene zeitabhängige Multi plikationsfaktoren, deren Anzahl derjenigen der fest vorgegebenen Dämpfungsverläufe entspricht, gebildet werden,
- daß verschiedene Signalwege, deren Anzahl derjenigen der fest vor gegebenen Dämpfungsverläufe entspricht und in denen die Signalampli tuden vorhanden sind, gebildet werden und
- daß jeweils der in einem Zeitintervall zu einem Signalweg gehörende zeitabhängige Multiplikationsfaktor mit dem zu diesem Zeit intervall und dem Signalweg gehörenden Signalamplituden multipliziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Multiplikation der Signalamplituden mit den Multiplika tionsfaktoren korrigierte Signale entstehen und daß nur die korrigierten Signale, die innerhalb eines einstellbaren Amplituden bereiches liegen, weiterverarbeitet werden.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein einstellbares Dämpfungsglied im Signalweg durch eine der zeitabhängigen Dämpfung entsprechende zeitabhängige Stellgröße ein gestellt wird, gekennzeichnet durch

- eine Lesespeicher (11), in dem ein dem fest vorgegebenen Dämpfungsverlauf entsprechender, fest vorgegebener zeitlicher Verlauf der Stellgröße gespeichert ist,
- eine Subtrahierschaltung (15), die ständig die Differenz zwischen dem im Lesespeicher (11) gespeicherten zeitlichen Verlauf und dem zeitlichen Verlauf der eingestellten Stellgröße (S) ermittelt und
- Schaltungen (16, 17), die aus der Differenz einen Korrekturfaktor, welcher dem Multiplikationsfaktor entspricht, ableiten und bezüglich des zugehörigen Zeitintervalls zeitrichtig weiteren Verarbeitungs einrichtungen (18) im Echosignalweg zuleiten.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

- mehrere Lesespeicher (11′, 11′′), in denen jeweils ein zeitlicher Verlauf einer Stellgröße, die einem fest vorgegebenen zeitlichen Dämpfungsverlauf entspricht, gespeichert ist, mehreren Subtrahier schaltungen (15′, 15′′), wobei an deren ersten Eingängen der einge stellte Wert der Stellgröße und an den zweiten Eingängen die Werte aus jeweils einem der Lesespeicher (11′, 11′′) anliegen und mehreren Verarbeitungseinrichtungen (18′, 18′′).

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein im Weg der Stellgröße zu den Subtrahierschaltungen (15′, 15′′), angeordnetes gemeinsames Zeitglied (17), das derart bemessen ist, daß bezüglich eines Zeitintervalls eine zeitrichtige Multiplikation in den weiteren Verarbeitungseinrichtungen (18′, 18′′) erfolgt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lesespeicher (11, 11′, 11′′) eine Stellgröße mit einem zeitlichen Verlauf, welcher der Entfernungsdynamik eines Punktzieles entspricht, gespeichert ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lesespeicher (11, 11′, 11′′) eine Stellgröße mit einem zeitlichen Verlauf, welcher der Entfernungsdynamik eines groß flächigen Zieles entspricht, gespeichert ist.