DE3243604C2

DE3243604C2 - Arrangement for radar signal processing

Info

Publication number: DE3243604C2
Application number: DE19823243604
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dipl Ing Ludloff; Manfred Dipl Ing Minker; Hermann Rohling
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1982-11-25
Filing date: 1982-11-25
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2002-11-26
Also published as: DE3243604A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Radarsignalverarbeitung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention is based on an arrangement for radar signal processing the type specified in the preamble of claim 1.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art, wie sie beispielsweise ausführlich beschrieben sind in den Druckschriften.In known arrangements of this type, for example are described in detail in the publications.

LUDOLF, A. u. a.: Doppler Processing and Performance Measures for some Pulsed Doppler and MTD-Radars (Part 1)
In: AEG-Telefunken, Ortung und Navigation, 1981, Heft 3, S. 417 bis 457 und LUDOLF, A. u. a.: Doppler Processing and Performance Measures for some Pulsed Doppler and MTD-Radars (Part 2)
In: AEG-Telefunken, Ortung und Navigation, 1982, Heft 1, S. 5 bis S. 54, sind jeweils mehrere Echosignale aus azimutal benachbarten Radarzellen zu einem Block zusammengefaßt. Die Signale eines Blocks, innerhalb dessen die Pulswiederholfrequenz konstant ist, werden in einer Dopplerfilterbank kohärent verarbeitet. 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 teilweiser Überlappung verschiedene Filtermittenfrequenzen haben und den gesamten Dopplerfrequenzbereich abdecken.LUDOLF, A. et al .: Doppler Processing and Performance Measures for some Pulsed Doppler and MTD-Radars (Part 1)
In: AEG-Telefunken, Ortung und Navigation, 1981, Issue 3, pp. 417 to 457 and LUDOLF, A. ua: Doppler Processing and Performance Measures for some Pulsed Doppler and MTD-Radars (Part 2)
In: AEG-Telefunken, Ortung und Navigation, 1982, Issue 1, p. 5 to p. 54, several echo signals from azimuthally adjacent radar cells are combined to form a block. The signals of a block within which the pulse repetition frequency is constant are processed coherently in a Doppler filter bank. The Doppler filter bank is made up of several Doppler filters, the filter transmission curves of which in the Doppler frequency range each show a main lobe for the pass band and secondary lobes in the stop band of the filter. The shape and frequency of the filter curves are determined by the respective filter coefficients in the filter weights of a Doppler filter. Options for determining the coefficients of a filter for a desired position and shape of the filter curves are known and are described in detail, for example, in Scientific Reports AEG-Telefunken 53 (1980) pp. 145-153. A selection of the signals according to their Doppler frequency results from the fact that the pass bands of the individual filters have different filter center frequencies with partial overlap and cover the entire Doppler frequency range.

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. 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 Verrringerung der Entdeckungswahrscheinlichkeit für schwache Ziele führt.For good frequency selection even with strong signals, to achieve particularly strong clutter are Coefficients of the filter weights of the Doppler filters in generally chosen so that the filter curves of each Filter a major sub-lobe distance on the order of magnitude of the available dynamic range. Associated with the dimensioning of the filters on very low side peaks is also a loss in signal Noise ratio of around 1.5-2 dB, which leads to a reduction the probability of detection for the weak Leads goals.

Aus der US 41 37 532, insbesondere der dortigen Fig. 3, ist eine Doppler-Filterbank zur Verarbeitung von Radarsignalen bekannt. Diese besteht im wesentlichen aus mehreren parallel geschalteten Filtern, an deren Ausgängen jeweils eine Bewertungsschaltung, z. B. eine CFAR-Bewertungsschaltung, angeschlossen ist. Dadurch ist eine dopplerselektive Signalauswertung möglich. Die dort verwendeten Transversalfilter haben Filtergewichte, die zeitabhängig umgeschaltet werden können. Dieses dient lediglich zur Kompensation der Effekte, die bei Verwendung unterschiedlich langer Pulspausen ("interpulse periods") auftreten. Ansonsten erfolgt keine Beeinflussung der Filtercharakteristik. A Doppler filter bank for processing radar signals is known from US 41 37 532, in particular FIG. 3 there. This consists essentially of several filters connected in parallel, each of which has an evaluation circuit, e.g. B. a CFAR evaluation circuit is connected. This enables a Doppler-selective signal evaluation. The transversal filters used there have filter weights that can be switched depending on the time. This only serves to compensate for the effects that occur when using pulse intervals of different lengths ("interpulse periods"). Otherwise there is no influence on the filter characteristics.

In der DE-OS 22 62 652 wird ein digitales transversales Filter für einen Filtermultiplexbetrieb beschrieben. Dieses Filter besitzt schaltbare Filtergewichte, die in einem Festwertspeicher gespeichert sind. Dadurch ist es z. B. möglich, mit einer Anordnung wahlweise ein AM- oder FM- oder SSB-Filter zu realisieren.In DE-OS 22 62 652 a digital transversal filter described for a filter multiplex operation. This filter has switchable filter weights in a read-only memory are saved. This makes it z. B. possible with an arrangement to implement either an AM or FM or SSB filter.

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 an arrangement of the type mentioned at the beginning, which remain unchanged good frequency selection for weak targets an improved Probability of detection shows.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by the claim 1 specified characteristics. The subclaims include advantageous embodiments and developments of the invention.

Durch die erfindungsgemäße Anpassung des Haupt-Nebenzipfelabstandes an die Echosituation liegt bei geringer Echointensität innerhalb eines Blocks auch nur ein geringer Haupt-Nebenzipelabstand der Filter vor. Bei geringem Haupt-Nebenzipelabstand 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 voraussetzungsgemäß von vornherein gering ist.By adapting the main sub-lobe distance according to the invention the echo situation is lower Even a small echo intensity within a block Main sub-zipple distance of the filters. With little The main sub-Zippel distance are also the losses lower in the signal-to-noise ratio. This will Echo signals of weak targets less attenuated and in the their filter corresponding to their Doppler frequency with a larger one Probability discovered. In the other filters these echo signals due to the small main sub-lobe distance not strongly suppressed, but exceed nevertheless not the detection threshold, since the echo intensity is assumed to be low from the outset.

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.However, when strong echo signals are present, the Filter curves a large sub-lobe suppression to the Passing of the strong signals in all filters of the filter bank to avoid over the side lobes. The one with the big one Main sub-lobe distance associated losses in signal In this case, the noise ratio is of no essential importance Influence because the echo signals have a high intensity.

Die Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe der innerhalb eines Blocks bestimmten Echosintensität 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 certain echo intensity occurs within a block via a memory which has a certain echo intensity a certain set of coefficients for the Assigned filter weights. Advantageously, in the Store several such sets stored accordingly a gradual division 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 Doppelfilter sollen im wesentlichen konstant sein.The variable according to the respective echo situation Setting the filter weights includes only one Variation of the main sub-lobe distance. The center frequencies of the main lobes of the double filter should be essentially constant.

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.For the determination of the echo intensity within a Blocks is according to one embodiment of the invention provided the amounts of any complex values to form the echo signals of a block and the amounts in summarize in a totalizer.

Vorteilhaft ist auch eine dopplerfrequenzselektive Bestimmung der Echointensität. Damit kann insbesondere eine Unterscheidung zwischen Echtzielen und Clutter 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 is also advantageous the echo intensity. In particular, one can Differentiation between real targets and clutter with previously known Doppler spectrum can be taken. So can conveniently only after adjusting the filter weights According to the occurring fixed clutter. The Doppler frequency selective determination of the echo intensity allows for an even lowering of all Sub-lobes (global lower lobes lowering) with large Echo intensity also a frequency selective lowering of the Sidelobes only in the Doppler frequency range in which strong echoes occur (local subsidence lowering).

Für eine Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe der aktuellen Echointensität 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 echo intensity is according to a cheap execution the invention in front of the Doppler filter bank Delay device arranged which the echo signals delayed until the echo intensity within the Blocks is determined, the corresponding coefficients for Setting the filter weights assigned from the memory and 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.Another version provides the values for one Block certain intensity in a circular storage put down and the adjustment of the filter weights after Provided for the respective block in the last antenna round certain echo intensity.

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.When evaluating only the soil clutter for the determination the decisive one for setting the filter weights Echo intensity can advantageously determine the Echo intensity values once or at larger intervals be made and a memory in execution be present as a ground echo card.

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

Claims

1. Arrangement for radar signal processing in a pulse-Doppler radar with coherent processing of several echo signals combined into a block in a Doppler filter bank with several Doppler filters, each having a plurality of filter weights, the main lobes of the filter pass curves having different center frequencies and partially overlapping and each filter still has secondary peaks in the frequency range of the main lobes of the other filters, characterized in that

that means for determining an echo intensity are present within a block,
an assignment rule for setting the filter weights, by means of which the main sub-lobe distance can be set, is stored in a memory,
- That the assignment rule depends on the echo intensity, such that a smaller echo intensity is associated with a smaller main sub-lobe distance than a large echo intensity and
- That the filter weights are set for processing the echo signals belonging to the block in accordance with the echo intensity determined within the block and the associated stored assignment rule.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the means for determining an echo intensity Doppler frequency selective are executed.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the change in the main sub-lobe distance Setting the filter weights according to the specific Echo intensity is also Doppler frequency selective.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the means for determining the echo intensity only determine the fixed clutter intensity.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the echo intensities for all blocks in a floor echo card are permanently stored.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized through a delay device in front of the Filterbank with a delay time that is the time for the determination of the echo intensity within a block until the filter weights are set in accordance with the corresponds to certain echo intensity of this block.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the echo intensity values of all blocks for an antenna circulation stored in a circulation memory and the setting of the filter weights in accordance with the stored echo intensities from the last round he follows.

8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the means for determining the echo intensity at least one amount diagram for the, if applicable complex values of the block and a totalizer for Summarize the amounts for the echo intensity included.