DE3243604A1 - Arrangement for radar signal processing - Google Patents

Arrangement for radar signal processing

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    • G01S13/5244—Adaptive clutter cancellation

Abstract

In a Doppler filter bank with a plurality of Doppler filters, the filter weightings are intended to be designed to be adjustable. Via a means known per se for identifying the echo intensity within a block, and a memory with a resident facility allocating a specific intensity to the mainlobe/sidelobe separation of the Doppler filters, the filter weighting coefficients are adjusted in such a way that the mainlobe/sidelobe separation in the case of low echo intensity (global or local) is less than in the case of high echo intensity.

Description

Anordnung zur RadarsignalverarbeitungArrangement for radar signal processing

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs t angegebenen Art zur Radarsignalverarbeitung.The invention relates to an arrangement in the preamble of the claim t specified type for radar signal processing.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art, wie sie beispielsweise ausführlich beschrieben sind in Ortung und Navigation 3/81, S. 417-457 und 1/82, S. 5-54, sind jeweils mehrere Echosignale aus azimutal benachbarten Radarzellen zu einem Block zusammengefaßt. Die Signale eines Blocks1 innerhalb dessen die Pulswiederholfrequenz konstant ist, werden in einer Dopplerfilterbank kohärent verarbeitet.In known arrangements of this type, as detailed, for example are described in Ortung und Navigation 3/81, pp. 417-457 and 1/82, pp. 5-54 several echo signals from azimuthally adjacent radar cells to form a block summarized. The signals of a block1 within which the pulse repetition frequency is constant, are processed coherently in a Doppler filter bank.

Die Dopplerfilterbank ist aus mehreren Dopplerfiltern aufgebaut, deren Filterdurchlaßkurven im Dopplerfrequenzbereich jeweils eine Hauptkeule für den Durchlaßbereich und Nebenzipfel im Sperrbereich des Filters zeigen. Form und Frequenzlage der Filterkurven sind festgelegt durch die jeweiligen Filterkoeffizienten in den Filtergewichten eines Dopplerfilters. Möglichkeiten zur Bestimmung der Koeffizienten eines Filters für eine gewünschte Lage und Form der Filterkurven sind bekannt und beispielsweise in Wissenschaftliche Berichte AEG-Telefunken 53 (1980) S. 145-153 ausführlich beschrieben. Eine Selektion der Signale nach deren Dopplerfrequenz ergibt sich dadurch, daß die Durchlaßbereiche der einzelnen Filter bei teil weiser Überlappung verschiedene Filtermittenfrequenzen haben und den gesamten Dopplerfrequenzbereich abdecken.The Doppler filter bank is made up of several Doppler filters Filter transmission curves in the Doppler frequency range each have a main lobe for the transmission range and show side lobes in the cut-off region of the filter. Shape and frequency of the filter curves are determined by the respective filter coefficients in the Filter weights of a Doppler filter. Ways to determine the coefficients a filter for a desired position and shape of the filter curves are known and for example in Scientific Reports AEG-Telefunken 53 (1980) pp. 145-153 described in detail. A selection of the signals according to their Doppler frequency results characterized in that the transmission ranges of the individual filters with partial overlap have different filter center frequencies and the entire Doppler frequency range cover.

Um eine gute Frequenzselektion auch bei starken Signalen, insbesondere starkem Clutter zu erzielen, sind die Koeffizienten der Filtergewichte der Dopplerfilter im allgemeinen so gewählt, daß die Filterkurven der einzelnen Filter einen Haupt-Nebenzipfelabstand in der Größenordnung des zur Verfügung stehenden Dynamikbereichs aufweisen.To ensure a good frequency selection even with strong signals, in particular To achieve strong clutter, the coefficients of the filter weights of the Doppler filters generally chosen so that the filter curves of the individual filters have a main-sidelobe spacing in the order of magnitude of the available dynamic range.

Verbunden mit der Dimensionierung der Filter auf sehr geringe Nebenzipfel ist aber auch ein Verlust im Signal-Rausch-Verhältnis von rund 1,5 - 2 dB, was zu einer Verringerung der Entdeckungswahrscheinlichkeit für schwache Ziele führt.Connected with the dimensioning of the filters to very small side lobes but there is also a loss in the signal-to-noise ratio of around 1.5 - 2 dB, which leads to leads to a decrease in the probability of detection for weak targets.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei unverändert guter Frequenzselektion bei schwachen Zielen eine verbesserte Entdeckungswahrscheinlichkeit zeigt.The object of the present invention is to provide an arrangement of the above specified type, which with unchanged good frequency selection with weak Targets shows an improved probability of detection.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung.The inventive solution to this problem is in claim 1 described. The subclaims contain advantageous designs and developments the invention.

Durch die erfindungsgemäße Anpassung des Haupt-Nebenzipfelabstandes an die Echosituation liegt bei geringer Echointensität innerhalb eines Blocks auch nur ein geringer Haupt-Nebenzipfelabstand der Filter vor. Bei geringem Haupt-Nebenzipfelabstand sind aber auch die Verluste im Signal-Rausch-Verhältnis geringer. Dadurch werden Echosignale schwacher Ziele weniger gedämpft und in dem ihrer Dopplerfrequenz entsprechenden Filter mit größerer Wahrscheinlichkeit entdeckt. In den anderen Filtern werden diese Echosignale durch den geringen Haupt-Nebenzipfelabstand zwar nicht stark unterdrückt, überschreiten aber dennoch nicht die Entdeckungsschwelle, da die Echointensität vorausset-zungsgemäß von vornherein gering ist.By adapting the main-secondary lobe spacing according to the invention the echo situation is also due to low echo intensity within a block only a small main-sidelobe spacing of the filters. With a small distance between the main and the side lobes but the losses in the signal-to-noise ratio are also lower. This will be Echo signals from weak targets are less attenuated and in that corresponding to their Doppler frequency Filters more likely to be discovered. In the other filters these will be Echo signals are not strongly suppressed due to the small main-side lobe spacing, but still do not exceed the detection threshold, since the echo intensity is low from the start.

Beim Vorliegen starker Echosignale hingegen zeigen die Filterkurven eine große Nebenzipfelunterdrückung, um den Durchlaß der starken Signale in allen Filtern der Filterbank über die Nebenzipfel zu vermeiden. Die mit dem großen Haupt-Nebenzipfelabstand verbundenen Verluste im Signal-Rauschverhältnis sind in diesem Falle ohne wesentlichen Einfluß, da die Echosignale eine hohe Intensität aufweisen.In contrast, when strong echo signals are present, the filter curves show a large sidelobe suppression to pass the strong signals in all Avoid filtering the filter bank over the side lobes. The ones with the large main-side lobe spacing Associated losses in the signal-to-noise ratio are insignificant in this case Influence, since the echo signals have a high intensity.

Die Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe der innerhalb eines Blocks bestimmten Echointensität erfolgt über einen Speicher, welcher einer bestimmten Echointensität einen bestimmten Satz von Koeffizienten für die Filtergewichte zuordnet. Vorteilhafterweise sind in dem Speicher mehrere solche Sätze gespeichert entsprechend einer stufenweisen Einteilung der Echointensität.The setting of the filter weights according to the within a Blocks specific echo intensity takes place via a memory, which a specific Echo intensity assigns a specific set of coefficients for the filter weights. Advantageously, a plurality of such records are stored accordingly in the memory a gradual classification of the echo intensity.

Die nach Maßgabe der jeweiligen Echosituation veränderliche Einstellung der Filtergewichte umfaßt dabei nur eine Variation des Haupt-Nebenzipfelabstands. Die Mittenfrequenzen der Hauptkeulen der Dopplerfilter sollen im wesentlichen konstant sein.The setting that can be changed according to the respective echo situation the filter weight includes only one Variation of the main-side lobe distance. The center frequencies of the main lobes of the Doppler filters should be essentially constant be.

Für die Bestimmung der Echointensität innerhalb eines Blocks ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Beträge der gegebenenfalls komplexen Werte der Echosignale eines Blocks zu bilden und die Beträge in einem Summierer zusammenzufassen.To determine the echo intensity within a block, according to An embodiment of the invention provided the amounts of the possibly complex Form values of the echo signals of a block and the amounts in a summer summarize.

Vorteilhaft ist auch eine dopplerfrequenzselektive Bestimmung der Echointensität. Damit kann insbesondere eine Unterscheidung zwischen Echtzielen und Glatter mit vorbekanntem Dopplerspektrum getroffen werden. So kann günstigerweise die Einstellung der Filtergewichte nur nach Maßgabe des auftretenden Fest-Clutters erfolgen. Die dopplerfrequenzselektive Bestimmung der Echointensität ermöglicht neben einer gleichmäßigen Absenkung aller Nebenzipfel (globale Nebenzipfelabsenkung) bei großer Echointensität auch eine frequenzselektive Absenkung der Nebenzipfel nur in dem Dopplerfrequenzbereich, in dem starke Echos auftreten (lokale Nebenzipfelabsenkung).A Doppler frequency-selective determination of the Echo intensity. This enables, in particular, a distinction between real targets and smoother with a previously known Doppler spectrum. So can favorably the setting of the filter weights only in accordance with the solid clutter that occurs take place. The Doppler frequency selective determination of the echo intensity enables in addition to an even lowering of all secondary lobes (global secondary lobe lowering) If the echo intensity is high, there is also a frequency-selective lowering of the side lobes only in the Doppler frequency range in which strong echoes occur (local sidelobe reduction).

Für eine Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe der aktuellen Echo intensität ist gemäß einer günstigen Ausführung der Erfindung vor der Dopplerfilterbank eine Verzögerungseinrichtung angeordnet, welche die Echosignale solange verzögert, bis die Echointensität innerhalb des Blocks bestimmt ist, die entsprechenden Koeffizienten zur Einstellung der Filtergewichte aus dem Speicher zugeordnet und die Filtergewichte eingestellt sind.For setting the filter weights in accordance with the current one According to a favorable embodiment of the invention, the echo intensity is upstream of the Doppler filter bank a delay device is arranged which delays the echo signals as long as until the echo intensity within the block is determined, the corresponding coefficients for setting the filter weights from the memory and assigned the filter weights are set.

Eine andere Ausführung sieht vor, die Werte der für einen Block bestimmten Intensität in einem Umlaufspeicher abzulegen und die Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe der für den jeweiligen Block im letzten Antennenumlauf bestimmten Echointensität Bei Auswertung nur des Bodenclutters für die Bestimmung der für die Einstellung der Filtergewichte maßgebenden Echointensität kann vorteilhafterweise die Bestimmung der Echointensitätswerte einmalig oder in größeren Zeitabständen vorgenommen werden und ein Speicher in der Ausführung als eine Bodenechokarte vorhanden sein.Another implementation provides for the values of those intended for a block Intensity in a circulating storage dropping off and setting the filter weights in accordance with those for the respective block in the last antenna circuit certain echo intensity When evaluating only the floor clutter for the determination the echo intensity decisive for setting the filter weights can advantageously the determination of the echo intensity values once or at longer time intervals and a memory in the form of a bottom echo card is available be.

Auch Kombinationen von aktueller Einstellung, Umlaufspeicherung und Bodenechokarte beispielsweise in Form von rekursiver Integration oder Mittelung sind möglich, denkbar und sinnvoll.Also combinations of current setting, circular storage and Ground echo map, for example in the form of recursive integration or averaging are possible, conceivable and sensible.

Claims (8)

Patentansprüche Anordnung zur Radarsignalverarbeitung bei einem Puls-Doppler-Radar mit kohärenter Verarbeitung mehrerer zu einem Block zusammengefaßter Echosignale in einer Dopplerfilterbank mit mehreren Dopplerfiltern, die jeweils eine Mehrzahl von Filtergewichten aufweisen, wobei die Hauptkeulen der Filterdurchlaßkurven verschiedene Mittenfrequenzen haben und teilweise überlappen und jedes Filter noch Nebenzipfel im Frequenzbereich der Hauptkeulen der anderen Filter hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtergewichte veränderlich einstellbar sind, daß Mittel zum Bestimmen einer Echointensität innerhalb eines Blocks vorhanden sind, daß in einem Speicher eine Zuordnungsvorschrift zur Einstellung der Filtergewichte in Abhängigkeit von der Echointensität derart, daß einer kleinen Echointensität ein geringerer Haupt-Nebenzipfelabstand zugeordnet ist als einer großen Echointensität, gespeichert ist, und daß die Einstellung der Filtergewichte zur Verarbeitung eines Blocks über die gespeicherte Zuordnungsvorschrift nach Maßgabe der bestimmten Echointensität innerhalb des Blocks erfolgt.Claims arrangement for radar signal processing in a pulse Doppler radar with coherent processing of several echo signals combined to form a block in a Doppler filter bank with several Doppler filters, each with a plurality of filter weights, the main lobes of the filter transmission curves being different Have center frequencies and partially overlap and each filter still has side lobes in the frequency range of the main lobes of the other filters, characterized in that that the filter weights are variably adjustable, that means for determining a Echo intensity within a block are present that in a memory a Allocation rule for setting the filter weights depending on the Echo intensity such that a small echo intensity has a smaller main-side lobe spacing is assigned as a large echo intensity, stored is, and that the setting of the filter weights for processing a block over the stored assignment rule in accordance with the determined echo intensity within of the block takes place. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bestimmen einer Echointensität dopplerfrequenzselektiv ausgeführt sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the means for determining an echo intensity are designed to be Doppler frequency-selective. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Haupt-Nebenzipfelabstandes durch Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe der bestimmten Echointensität gleichfalls dopplerfrequenzselektiv erfolgt.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the change the main-secondary lobe distance by setting the filter weights as required the determined echo intensity also takes place in a Doppler frequency-selective manner. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bestimmung der Echointensität nur die Fest-Clutterintensität ermitteln.4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the Means for determining the echo intensity only determine the solid clutter intensity. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Echointensitäten für alle Blöcke in einer Bodenechokarte fest gespeichert sind.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the echo intensities are permanently stored in a bottom echo map for all blocks. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Verzögerungseinrichtung vor der Filterbank mit einer Verzögerungszeit, die der Zeit für die Bestimmung der Echointensität innerhalb eines Blocks bis zur Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe der bestimmten Echointensität dieses Blocks entspricht.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized by a delay device in front of the filter bank with a delay time which the time it takes to determine the echo intensity within a block until it is set corresponds to the filter weights in accordance with the determined echo intensity of this block. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Echointensitätswerte aller Blöcke für einen Antennenumlauf in einem Umlaufspeicher abgelegt sind und die Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe der gespeicherten Echointensitäten aus dem letzten Umlauf erfolgt.7. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the echo intensity values of all blocks for one antenna revolution in a circulating memory are stored and the setting of the filter weights in accordance with the saved Echo intensities from the last orbit. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bestimmen der Echointensität mindestens einen Betragsbilder für die gegebenenfalls komplexen Werte des Blocks und einen Summierer zum Zusammenfassen der Beträge zu der Echointensität enthalten.8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the means for determining the echo intensity at least one magnitude image for the possibly complex values of the block and a summer to summarize of the amounts for the echo intensity included.
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