DE3332634C2 - Schaltungsanordnung zur Entdeckung bewegter Ziele in Radarempfängern - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Entdeckung bewegter Ziele in Radarempfängern

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DE3332634C2
DE3332634C2 DE19833332634 DE3332634A DE3332634C2 DE 3332634 C2 DE3332634 C2 DE 3332634C2 DE 19833332634 DE19833332634 DE 19833332634 DE 3332634 A DE3332634 A DE 3332634A DE 3332634 C2 DE3332634 C2 DE 3332634C2
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Rainer Dipl.-Ing. 8025 Unterhaching Peters
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/5246—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi post processors for coherent MTI discriminators, e.g. residue cancellers, CFAR after Doppler filters

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Description

Die Erfindung öezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Entdeckung bewegter ^:sle in Radarempfängern mit kohärenter Integration und nachfolgender Betragsbildung in allen Dopplerkanä! η und mit je einer CFAR-Schaltung für jeden Dopplerkanal, wobei aus den Zielmeldungen der einzelnen CFAR-Schaltungen in einer Auswahlschaltung eine zur Zielanzeige gelangende Zielmeldung bestimmt wird. .
Die Entdeckung bewegter Radarziele durch ein rundsuchendes Radargerät bei gleichzeitig vorhandenen Störsignalen in Form von Rauschen und Clutterechos kann aufgrund der Dopplerfrequenzverschiebung dei Zielsignale erfolgen. Bei Anwendung der kohärenten Integration in der Radar-Signalverarbeitung bei Verwendung einer Filterbank oder eines Fasi-Fourier-Transformers läßt sich aus dem Echosignal neben Amplitude. Seiten- bzw. Höhenwinkel und der Entfernung die Dopplerfrequenzverschiebung als eine weitere Information gewinnen. Solange das Radargerät geschwindigkeitseindcutig arbeitet, lassen sich hieraus unmittelbar die radialen Komponenten der Zielgeschwindigkeit und der Geschwindigkeitsrichtung ableiten. Die Radialgeschwindigkeit des Zieles ist von vornherein unbekannt und kann wegen des überlagerten Rauschens und Clutters erst nach einer kohärenten Integration für alle möglichen Phasensprünge benachbarter Echoimpulse über eine vorgegebene Anzahl von Echoimpulsen ermittelt werden. Um den Aufwand in Grenzen zu halten, wird der kontinuierliche Vorrat an möglichen Phasenspriingcn in Inkrcmeme unterteilt. Die kohärente Integration liefert zu jedem Inkrement ein Ergebnis in Form einer komplexen Summe. Es fällt somit eine Anzahl π komplexer Werte an. die meist der Anzahl der zu integrierenden Pulse entspricht.
Die η komplexen Werte sind jeweils Überlagerungen von Rausch- und Signal vektoren. Das Signal- Rausch-Verhältnis dieser Ergebnisse ist abhängig vom Signal-Rausch-Verhältnis des einzelnen Echoimpulses und von der Anzahl der integrierten Impulse. Es sind bereits Schaltungen bekannt, die aus den Integrationsergebnissen dasjenige selektieren, das zu einer zuverlässigen Zielaussage führt. In der Literaturstelle NTZ 1968. Heft 4, Seite 195 bis 198 ist ein Verfahren zur Entdeckung von Radarsignalen mit unbekannter Dopplerfrequenz beschrieben, das auf einen Radarempfänger mit einer Filterbank und nachfolgender Betragsbildung in den to einzelnen Dopplerkanälen zurückgeht. Nach der Betragsbildung wird das Teilfilter mit der größten Amplitude durchgeschaltet und einer Schwelle (CFAR) zugeführt, die fest oder variabel sein kann. Bei dieser Anordnung ist es möglich, daO starke schmalbandige Störsignale bei der Filterbankauswertung zur Zielentscheidung (Largest Of) durchgeschaltet und in der CFAR-Schaltung unterdrückt werden. Ein Zielecho mit anderer Dopplerfrequenz und geringerer Amplitude wird dabei maskiert
Eine andere bekannte Ausführung eines Radarempfängers mit einer Dopplerfilterbank, bei der die Gefahr der Maskierung eines Zielechos durch ein starkes schmalbandiges Interferenz-Signal mit anderer Dopplerfrequenz und einer größeren Amplitude vermieden wird, ist aus der US-Patentschrift 41 37 532 bekannt. Bei dieser Anordnung wird an den Ausgang jedes Teilfilters der Dopplerfilterbank eine Schwelle in Form einer CFAR-Schaltung vorgesehen. Schwellenüberschreitungen in den CFAR-Schaltungen stellen Zielmeldungcn
ω der einzelnen Dopplerbereiche in demselben Entfcrnungs- und Winkeiiordar. Diese Zielmeldungen werden in einer ODER-Schaltung verknüpft und gelangen zur Zielanzeige.
Nach der Betragsbildung liegen die Amplitudenwerte aus den einzelnen Dopplerkanälen analog entweder als proportionale elektrische Größe oder als binäres Wort vor. Soll bei einer Zielmeldung der Analogwert z. B. zur Zielschärfung, Plottgenerierung oder zur Zielverfolgung weiterverarbeitet werden, so muß sichergestellt sein, daß derjenige Analogwert duic.igeschaltet wird. der zu dieser Zielmeldung geführt hat. Bei den erwähnten bekannten Anordnungen kann hier ein erheblicher Empfindlichkeilsverlust entstehen, da das jeweils durchgeschaltete Teilfilter nicht zwingend die für eine Weitcrverarbeitung günstigste Zielmcldung liefert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verarbeitungsverluste nach der kohärenten Integration soweit wie möglich zu vermeiden und der Weiterverarbeitung optimale Zieldaten anzubieten. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Auswahlschaltung so ausgebildet ist. daß i,'j die Ziclmeldung mit dem besten Signal-Rausch-Verhältnis bestimmt und diese zusammen mit der entsprechenden Dopplerkanalkennung als Steuersignal für einen steuerbaren Schalter bereitstellt, der durch die Betragsbildung erhaltene Zielamplitude des Dopplerkanals mit dem besten Signal-Rausch-Verhältnis zur weiteren Signalverarbeitung durchschaltet.
Ein Maß für die Größe des Signal Rausch-Verhältnisses stellt die Höhe der Schwellüberschrcitung in der CFAR-Schaliung dar, In der den CFAR-Schaltungen folgenden Auswahlschaltung wird derjenige Dopplcrkanal selektiert, bei dem die Differenz von Amplitudenwert und Schwellenwert am größten ist.
br> Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der !Mindung bestchl eine andere Möglichkeit, das Auswahlkriterium nach dem größten Signal-Rausch-Verhältnis auszurichten darin, daß nach dem größten normierten Signal-
Rausch-Signal verhältnis selektiert wird, indem der Quotient von der Differenz Amplitudenwert minus Schwellenwert und dem Schwellenwert gebildet wird.
;'* Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfin-
J.J dung werden anhand der Figuren näher erläutert
\,t Es zeigen
F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung gemäß
^ Ί der Erfindung,
- F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise einer CF AR-Schaltung.
In der F i g. 1 ist nur ein Teil des Signalverarbeitungs-E weges eines Radarempfängers, beginnend mit der Filterbank FB zur Frequsnzanalyse and zur kohärenten
- Integration der Dopplerfrequenzsignale in den einzelnen Dopplerkanälen dargestellt Die an den Ausgängen der 1 bis η Dopplerkanäle der Filterband erhaltenen Integrationsvektoren werden Ln einer nachfolgenden Schaltung BB der Betragsbildung unterzogen. Als Ergebnis werden die Amplituden der Signale in den Teilbändem der Dopplerkanäle 1 bis η erhalten und je einer CFAR-Schaltung CS1 bis CSn zugeführt Zur Bildung des maßgeblichen Schwellenwertes für die CFAR-Schaltungen wird in jeder CFAR eine Rau ;ch-Mittelwertbildung über einen vorgegebenen Entfernungs- und/oder Winkelbereich durchgeführt Erfoigt die
;-■■: Rauschmittelung in beiden Bereichen, so kann auch eine
Mittelwertbildung über beide Werte durchgeführt wer-
; ; den. Alle die auf diese Weise gebildete Schwelle über- ;: schreitenden Amplituden der einzelnen Dopplerkanäle
- ; erscheinen als Zielmeldungen am Ausgang der CFAR- ■:[·■ Schaltungen. Anschließend wird in einer als Auswahl-
S schaltung dienenden Funktionseinheit FE aus allen im
"■ selben Entfernungs- und Winkelbereich vorliegenden
■ Zielmeldungen der Dopplerkanäle 1 bis η der Amplitudenwert (Analogwert), dessen Signal-Rausch-Verhältnis am größten ist, selektiert. Dieser Bestwert (Best Of) ist ■ der Maximalwert, der sich aus den zu den jeweiligen
Dopplerkanälen gehörenden Differenz von Amplituden- und Schwellenwerten der CFAR ergibt. Die Schwellenüberschreitung wird zur Zielanzeige an ein Sichtgerät geführt. Die zum Bestwert gehörige Dopplerkanaikennung gelangt als Steuergröße an einen steuerbaren Schalter S, mit dem der Amplitudenwert des Dopplerkanals mit dem besten Signal-Rausch-Verhältnis abgegriffen und zur weiteren Signalverarbeitung durchgeschaltet wird.
Das Auswahlkriterium für die eindeutigste Schwellcnüborschreitung in der Auswahlschaltung kann dahin geändert werden, daß die Auswahl vom besten normierten Signal-Rausch-Verhältnis abhängig gemacht wird. Die Selektionsvorschrift iautet dann
Amplituden wert ~- Schwellenwert
strichelt dargestellt und mit 5VV bis Swn bezeichnet. Obwohl der Dopplerkanal 1 eine größere Signalamplitude aufzuweisen hat, wird der Dopplerkanal 4 mit der geringeren Signalamplitude wegen des geringeren Rauschmittelwertes durchgeschaltet.
Schwellenwert
Dieser Ausdruck gil?t das momentan bestimmbare Signal-Rausch-Verhältn^ exakter wieder, da der
Ampliiudenwert ^ ^'Signal· + Rauschen·*
und der Schwellenwef ungeführt gleich dem Rauschen ist.
In F i g. 2 ist zur Erläuterung der Wirkungsweise der CFAR-Schwelle die Amplitude der Signalspannung in Abhängigkeit von OVV Dopplerfrequenzverschiebung (Dopnierkanäle) und von der Entfernung dargestellt. Der sich durch Mittelung des Rauschens über die Entfernung ergebende Schwellenwert ist in der Figur ge-Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Entdeckung bewegter Ziele in Radarempfängern mit kohärenter Integration und nachfolgender Betragsbildung in allen Dopplerkanälen und mit je einer CFAR-Schaltung für jeden Dopplerkanal, wobei aus den Zielmeldungen aus den einzelnen CFAR-Schaltungen in einer Auswahlschaltung eine zur Zielanzeige gelangende Zielmeldung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (FE) so ausgebildet ist, daß sie die Zielmeldung mit dem besten Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) bestimmt und diese zusammen mit der entsprechenden Dopplerkanalkennung als Steuersignal für einen steuerbaren Schalter (SS) bereitstellt, der durch die Betragsbildung erhaltene Zielamplitude des Dopplerkanals mit dem besten Signal-Rausch-Verhältnis zur weiteren Signalverarbeitung durchschaltet.
2. Schaf« Imgsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswahlkriterium der Auswahlschaltung das normierte beste Signal-Rausch-Verhältnis verwendet wird.
DE19833332634 1983-09-09 1983-09-09 Schaltungsanordnung zur Entdeckung bewegter Ziele in Radarempfängern Expired DE3332634C2 (de)

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