DE3243606C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Radarsignalver­ arbeitung bei einem Puls-Doppler-Radar gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Anordnung dieser Art, wie sie beispielsweise ausführlich beschrieben sind in Ortung und Navigation 3/81, S. 417-457 und 1/82, S. 5-54, weisen zur Unter­ scheidung von Zielen nach deren Radialgeschwindigkeit und zur Abtrennung von Fest-Clutter eine Dopplerfilterbank auf, die aus mehreren Dopplerfiltern aufgebaut ist. Für die Doppler-Verarbeitung der Echosignale werden Signale aus demselben Entfernungsfenster, die in Azimutrichtung aufeinanderfolgen, blockweise zusammengefaßt und in den Dopplerfiltern durch Filtergewichte mit unterschiedlichen Koeffizienten bewertet. Der Filtergewichts-Vektor, der die Bewertungskoeffizienten enthält, bestimmt die Filter­ kurvenform eines solchen Dopplerfilters. Die verschiedenen Dopplerfilter haben verschiedene Filtergewichts-Vektoren, die so ausgelegt sind, daß die Mittenfrequenzen der Filterdurchlaßbereiche bei verschiedenen Dopplerfrequenzen liegen und die Durchlaßbereiche der Filter teilweise überlappen und so zusammen den gesamten Dopplerfrequenz­ bereich abdecken. Der Eindeutigkeitsbereich der Doppler­ frequenz und damit der Radialgeschwindigkeit ist begrenzt durch die Pulswiederholfrequenz.

Die Dopplerfilter einer Filterbank können unterschieden werden in Filter für feste Ziele, sogenannte Nullfilter, in deren Durchlaßbereich vor allem auch Fest-Clutter fällt, und Bewegtzielfilter. Bei starker Überlappung von Nullfilter und erstem Bewegtzielfilter erscheint starker Clutter auch in letzterem und täuscht ein Ziel mit einer Radialgeschwindigkeitskomponente vor. Eine Dopplerfilter­ bank ist daher für starken Festzielclutter zu dimensio­ nieren, indem der Durchlaßbereich des dem Festclutter benachbarten Bewegtzielfilters ausreichend vom Clutter­ spektrum getrennt ist. Dadurch entsteht aber im Bereich der durch die Pulswiederholfrequenz festgelegten Blind­ geschwindigkeiten eine relativ große Entdeckungslücke. Durch Verwendung gestaffelter Pulswiederholfrequenzen wird ein Ziel, das bei einer Pulswiederholfrequenz in einen solchen Blindbereich fällt, mit großer Wahrscheinlichkeit bei einer anderen Pulswiederholfrequenz entdeckt. Durch Wegfall der Geschwindigkeitsinformation bei einer Puls­ wiederholfrequenz wird aber der eindeutige Geschwindig­ keitsmeßbereich reduziert. Dies kann zu teilweise großen Geschwindigkeitsmeßfehlern und zu einer erheblichen Beein­ trächtigung einer nachgeschalteten Flugzielverfolgung führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be­ schriebenen Art anzugeben, mit welcher die Zielentdeckungs­ verluste in den Geschwindigkeitsbereichen um die Blind­ geschwindigkeiten reduziert werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patent­ anspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Er­ findung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden demnach die Filtergewichte zumindest der dem Clutterspektrum unmittel­ bar benachbarten Bewegtzielfilter einstellbar ausgeführt und nach Maßgabe der jeweiligen Cluttersituation die Koeffizienten zur Einstellung der Filtergewichte so ge­ wählt, daß bei schwachem Clutter die Durchlaßbereiche dieser Bewegtzielfilter näher am Rand des Geschwindig­ keits- bzw. Dopplerfrequenz-Eindeutigkeits liegen, also in Richtung des Clutterspektrums verschoben sind. Ent­ sprechend liegen die Mittenfrequenzen dieser Filter bei starkem Clutter weiter weg vom Clutterspektrum. Möglich­ keiten zur Bestimmung der Koeffizienten des Filtergewicht- Vektors für eine gewünschte Lage und Form der Filterdurch­ laßkurve sind bekannt und beispielsweise in "Wissen­ schaftliche Berichte AEG-Telefunken" 53 (1980) S. 145-153 ausführlich beschrieben.

Durch die Erfindung können Ziele in Bereich der Blindge­ schwindigkeiten bei geringem Clutter entdeckt werden, da in diesem Fall der Durchlaßbereich des benachbarten Bewegtzielfilters einen großen Teil des ansonsten blinden Bereichs mit erfaßt. Der unter Umständen auch im Bewegtzielfilter auftretende Festclutter ist in diesem Fall voraussetzungsgemäß schwach, so daß er die Ent­ deckungsschwelle nicht überschreiten wird. Bei starkem Clutter zeigt die Filterbank die gleichen Eigenschaften wie eine herkömmliche, auf hohen Clutter ausgerichtete Filterbank ohne einstellbare Filtergewichte, insbesondere eine geringe Falschalarmrate durch gute Clutterunter­ drückung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Abbildungen noch erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 die Durchlaßkurven einer Filterbank,

Fig. 2 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Filterkurven der Dopplerfilter 0 bis 5 sind in Fig. 1 über der relativen Dopplerfrequenz f=f_D×T, im folgen­ den kurz als Frequenz f bezeichnet, mit f_D als tatsäch­ licher Dopplerfrequenz und T als Periodendauer bei einer festen Pulswiederholfrequenz aufgetragen. Dargestellt ist der Eindeutigkeitsbereich der Frequenz bzw. der Radialge­ schwindigkeit. Außerhalb dieses Bereichs wiederholen sich die Filterkurven periodisch. Der Festclutter (wie z. B. Bodenclutter oder Seeclutter) tritt bei f=0, aber auch wieder bei allen Blindgeschwindigkeiten entsprechend f= 1, 2, 3, ... mit einem engen Clutterspektrum (schraffiert) in Erscheinung.

Die Filterkurven sind nur in ihren für das Verständnis der vorliegenden Erfindung wesentlichen Zügen eingezeichnet. Nicht eingezeichnet sind insbesondere die Filterneben­ zipfel. Die Nummern der Dopplerfilter sind über den Filtermittenfrequenzen angegeben. Die Filterbank ist symmetrisch hinsichtlich der Mitte f=0,5 des Eindeutig­ keitsbereichs.

Der Festclutter wird von dem Filter mit der Nummer 0, dem Nullfilter (oder zero velocity filter) erfaßt (Kurve A). Das erste Bewegtzielfilter 1 liegt so, daß sein Durchlaß­ bereich (Kurve B) bei starkem Clutter so weit vom Rand f=0 des Eindeutigkeitsbereichs entfernt ist, daß im Kanal des Filters 1 keine Clutterechos auftreten. Bei schwachem Clutter liegt der Durchlaßbereich des Filters 1 in einer in Richtung des Clutterspektrums verschobenen Position (Kurve C) indem die erfindungsgemäß einstell­ baren Filtergewichte auf andere Bewertungskoeffizienten eingestellt sind. Entsprechendes gilt für das Bewegtziel­ filter 5 bezüglich der ersten Blindgeschwindigkeit bei f=1. Darüber hinaus können die Filter 2 und 4 gleich­ falls zu den Rändern f=0 bzw. f=1 des Eindeutigkeits­ bereichs hin verschoben werden, um eine gleichmäßigere Unterteilung des Frequenzbereichs und damit eine gleich­ mäßigere Selektivität hinsichtlich der Radialgeschwindig­ keiten zu erreichen.

Bei der Anordnung in Fig. 2 gelangen die Echosignale S blockweise zum einen auf den Clutterdetektor CLD, zum anderen auf eine Verzögerungseinrichtung D. Der Clutter­ detektor bestimmt in an sich bekannter Weise die Inten­ sität des Festclutters und gibt das Ergebnis als Ausgangs­ signal I auf einen Speicher SP. In diesem Speicher sind zu verschieden Intensitätsstufen des Festclutters ver­ schiedene Sätze von Koeffizienten für die Dopplerfilter mit veränderlich einstellbaren Filtergewichten abgelegt. Die Koeffizienten sind vorteilhafterweise für ein bestimmtes Filter und eine bestimmte Intensitätsstufe in einem Filtergewichtsvektor zusammengefaßt. Nach Maßgabe der festgestellten Clutterintensität werden die ent­ sprechenden Filtergewichtsvektoren für die verschiedenen Dopplerfilter, z. B. F1 und F5 ausgelesen und die Filter­ gewichte danach eingestellt. Die Verzögerungseinrichtung verzögert die Signale S genau um eine solche Zeitspanne, wie zur Bestimmung der Clutterintensität, dem Adressieren des Speichers SP, dem Auslesen der Koeffizienten und dem Einstellen der Filtergewichte benötigt wird, so daß die Zuordnung der richtigen Filtereinstellung zu den aufeinan­ derfolgenden Signalblöcken immer gewährleistet ist. Gleich­ zeitig wird aus dem Speicher eine Information über die Einstellung der Filter an einem Parameterextraktor PEX abgegeben, der bei der Auswertung der Filterausgangs­ signale die mit einer Verschiedung des Filterdurchlaßbe­ reiches verbundene Radialgeschwindigkeitsänderung be­ rücksichtigt.

Claims (7)

1. Anordnung zur Radarsignalverarbeitung bei einem Puls- Doppler-Radar mit blockweiser Verarbeitung der Echosignale azimutal benachbarter Auflösungszellen in einer Doppler­ filterbank aus mehreren Dopplerfiltern (F), die jeweils eine Mehrzahl von Filtergewichten mit verschiedenen Koeffizienten aufweisen und die mit verschiedenen Mitten­ frequenzen und teilweise überlappenden Durchlaßbereichen den Geschwindigkeits-Eindeutigkeitsbereich abdecken, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Fest- Clutter-Detektor vorhanden ist, daß die Filtergewichte zumindest von einigen der Dopplerfilter einstellbar sind und daß die Einstellung der Filtergewichte nach Maßgabe des Ausgangssignals des Clutter-Detektors derart erfolgt, daß bei schwächerem Clutter die Durchlaßbereiche zumindest der dem Clutter im Geschwindigkeitsbereich unmittelbar benachbarten Dopplerfilter durch veränderte Einstellung der Filtergewichte zum Rand des Geschwindigkeits-Eindeu­ tigkeitsbereichs hin verschoben sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Sätze von Filtergewichten entsprechend einer stufenweisen Einteilung der Clutterintensitäten gespeichert sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einstellung der Filtergewichte für jede Auflösungszelle getrennt möglich ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Clutterintensitäten in einem Umlaufspeicher gespeichert werden und daß die Ein­ stellung der Filtergewichte nach Maßgabe des Clutters aus dem letzten Umlauf erfolgt.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungseinrichtung vor der Dopplerfilterbank die Signale solange verzögert, bis in dem Clutter-Detektor die aktuelle Clutterintensität fest­ gestellt ist und die Filtergewichte danach eingestellt sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dopplerfilterbank ein Doppler­ filter für Signale von nicht bewegten Zielen enthält und dieses Filter als Clutter-Detektor eingesetzt ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dopplerfilter als digitale Trans­ versalfilter ausgeführt sind.