DE3447547A1

DE3447547A1 - Method for radar detection, in particular of helicopters in quasi-stationary flight

Info

Publication number: DE3447547A1
Application number: DE3447547A
Authority: DE
Inventors: Robert Guilhem; Guy Le Parquier
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 2009-02-26
Also published as: GB8431969D0; FR2892830A1; IT8468237A0

Abstract

Das erfindungsgemäße Radarerfassungsverfahren ermöglicht die Erfassung der Anwesenheit eines Helikopters im quasistationären Flugzustand. Diese Erfassung erfolgt mittels eines Impulsradarsystems durch Erfassung der Drehung der Flügel des Haupthubrotors durch Ausstrahlung von Impulssalven, bei denen die Abstände zwischen den Impulsen (tau) kleiner als die Dauer bzw. Frequenz der Blitze ist, die von den Flügeln des Helikopterrotors ausgesendet werden.The radar detection method according to the invention makes it possible to detect the presence of a helicopter in the quasi steady state flight condition. This detection is done by means of a pulse radar system by detecting the rotation of the wings of the main stroke rotor by emitting pulse waves in which the intervals between the pulses (tau) is less than the duration or frequency of the flashes emitted by the wings of the helicopter rotor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Radarerfassung, insbesondere zur Erfassung von Helikoptern im quasi-stationären Flug auf niedriger Flughöhe, wobei aber auch die Erfassung von anderen Objekten möglich sein soll.The The invention relates to a method for radar detection, in particular for recording helicopters in quasi-stationary flight at low altitude, but also the detection of other objects should be possible.

In einem derartigen Verfahren werden Pulsradarsysteme verwendet, insbesondere Doppler-Radarsysteme, die mit kohärenten Impulsen arbeiten. Derartige Systeme sind in der technischen Literatur eingehend beschrieben worden. Es wird beispielsweise auf das Lehrbuch von M. H. SKOLNIK "Radar" 1970, Herausgeber Mc Graw Hill , verwiesen. Kohärentimpuls-Doppler-Radarsysteme, oder die sogenannten VCM-Radargeräte (VCM von französisch Visualisation des Cibles Mobiles, d. h. Sichtdarstellung beweglicher Ziele), ermöglichen die Trennung von Echosignalen beweglicher Ziele von den Echosignalen fester Objekte oder solcher, die eine geringe Bewegungsgeschwindigkeit aufweisen. In derartigen Radarsystemen werden wohlbekannte Techniken angewendet, wobei allgemein die Doppler-Frequenzverschiebung durch die Bewegung der beweglichen Ziele ausgenutzt wird. Es wird in solchen Radarsystemen die Phase der Trägerschwingung der gesendeten Impulse registriert und mit der Phase der von der Antenne aufgefangenen Echosignale verglichen, um die relative Phase zwischen diesen Signalen zu messen. Diese relative Phase ist von einer Impulswiederholungsperiode zur nächsten konstant, wenn die Radarsignale an einem festen Objekt reflektiert wurden, ändert sich jedoch mit der Zeit, wenn die Radarsignale an einem beweglichen Ziel reflektiert wurden, dessen radiale Geschwindigkeitskomponente V_r in bezug zur Radarantenne von Null verschieden ist. Der Phasenvergleich zwischen den gesendeten und den empfangenen Signalen wird durch einen Kohärenzdetektor durchgeführt, der im allgemeinen vom komplexen Typ ist, d. h. er erfaßt die zwei orthogonalen Komponenten I und Q der Echosignale. Daraus resultiert, daß der Kohärenzdetektor Komponenten liefert, deren Amplitude im Falle von festen Objekten konstant ist und im Falle von beweglichen Zielen sinusförmig amplitudenmoduliert ist.In such a method, pulse radar systems are used, in particular Doppler radar systems which operate with coherent pulses. Such systems have been described in detail in the technical literature. It is for example on the Textbook by MH SKOLNIK "Radar" 1970, publisher Mc Graw Hill , referenced. Coherent pulse Doppler radar systems, or the so-called VCM radars (VCM), allow the separation of echo signals of moving targets from the echo signals of fixed objects or those having a low velocity of movement. In such radar systems, well-known techniques are used, in which the Doppler frequency shift is generally exploited by the movement of the moving targets. In such radar systems, the phase of the carrier wave of the transmitted pulses is registered and compared with the phase of the echo signals picked up by the antenna to measure the relative phase between these signals. This relative phase is constant from one pulse repetition period to the next when the radar signals have been reflected on a fixed object, but changes with time when the radar signals have been reflected at a moving target whose radial velocity component V _{r is} non-zero with respect to the radar antenna is. The phase comparison between the transmitted and received signals is performed by a coherence detector, which is generally of the complex type, ie it detects the two orthogonal components I and Q of the echo signals. As a result, the coherence detector provides components whose amplitude is constant in the case of fixed objects and is sinusoidally amplitude modulated in the case of moving targets.

Es ist ferner bekannt, daß die Radarerfassung von Zielen, hauptsächlich von tieffliegenden Zielen, durch Bedingungen behindert wird, die außerhalb des Radarsystems liegen und in festen oder sich mit geringer Geschwindigkeit bewegenden Objekten oder auch in Boden- oder Meeresechos durch Reflexion am Boden bzw. an den Wellenscheiteln bestehen. Diese Bedingungen beeinträchtigen die Radarerfassung von interessierenden Zielen, die durch diese besonderen und unerwünschten Echos verdeckt werden. Diese besonderen und für eine gute Radarauswertung störenden Echos sind in der englischsprachigen Literatur als "clutter" bekannt.It It is also known that the radar detection of targets, mainly from low-flying targets, by conditions obstructed, which are outside the radar system and in fixed or low-speed moving objects or also in soil or marine echoes by reflection on the ground or on consist of the wave crests. These conditions affect the radar detection of targets of interest through this special and unwanted echoes are obscured. These special and disturbing for a good radar evaluation Echoes are known in English literature as "clutter".

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, welche die Aufgabe haben, die oben beschriebenen Mängel zu beheben. Diese Vorrichtungen, die unter der englischsprachigen Bezeichnung "Moving Target Indicator" (MTI) bekannt sind, werden auch als Vorrichtungen zur Eliminierung von Festechos und zur Sichtdarstellung von beweglichen Zielen bezeichnet.It Devices are already known which have the task, the to remedy the defects described above. These devices, under the English name "Moving Target Indicator" (MTI) are also known as elimination devices from Festechos and for visual display of moving targets.

Die bekannten Systeme ermöglichen es jedoch nicht, einen Helikopter im stationären Flugzustand zu erfassen, also einen Helikopter, der unbeweglich in der Luft steht und daher für die Radarerfassungssysteme ein unbewegtes Objekt darstellt.The However, known systems do not allow a helicopter in stationary flight condition, ie a helicopter, which is immobile in the air and therefore for the radar detection systems represents a still object.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen und ein Verfahren zu schaffen, durch das es ermöglicht wird, mittels eines Radarsystems einen Helikopter im stationären Flugzustand zu erfassen, wobei dieses Radarsystem jedoch auch verwendbar sein soll, um unter normalen Anwendungsbedingungen andere Aufgaben zu erfüllen.Of the Invention has for its object to solve this problem and to create a method by which it makes possible becomes, by means of a radar system a helicopter in stationary However, this radar system also usable should be to perform other tasks under normal conditions of use to fulfill.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Radarerfassung unter Anwendung eines Impuls-Radarsystems zur Erfassung der Anwesenheit eines Helikopters im stationären Flugzustand ist dadurch gekennzeichnet, daß es für jede zu überwachende Richtung eine Detektionsphase umfaßt, deren Dauer wenigstens gleich der Zeit ist, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Blitzen verstreicht, welche durch die Drehung der Flügel des Hauptrotors verstreicht, vergrößert um die Dauer eines Blitzes, und daß diese Detektionsphase die Aussendung von Detektionsimpulsen in jeder betrachteten Richtung in solcher Weise umfaßt, daß die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen verstreichende Zeit kleiner als die Dauer eines Blitzes ist.The Inventive method for radar detection using a momentum radar system to detect presence a helicopter in stationary flight condition is characterized characterized in that it is for each direction to be monitored a detection phase whose duration is at least equal the time that elapses between two consecutive flashes, which passes through the rotation of the blades of the main rotor increases by the duration of a flash, and that this detection phase the emission of detection pulses in each direction considered in such a way that between two successive pulses passing time smaller than that Duration of a flash is.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht ferner die Detektionsphase durch eine Azimut-Verschwenkung die Überwachung jeder Richtung während einer Zeit, die größer als die Periode des Erscheinens jedes von dem Helikopterrotor reflektierten Blitzes ist.According to the inventive method allows Furthermore, the detection phase by an azimuth pivoting monitoring every direction during a time larger as the period of the appearance each reflected from the helicopter rotor Lightning is.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of exemplary embodiments and of the drawing, to which reference is made. In the drawing show:

1 ein Impulsdiagramm zur Verdeutlichung des Verfahrens; 1 a timing diagram to illustrate the method;

2 ein Diagramm der von einer Antenne nach dem Verfahren ausgesendeten Erfassungskeulen; 2 a diagram of the detection lobes emitted by an antenna according to the method;

3 ein Impulsdiagramm nach einer weiteren Ausführungsform; und 3 a pulse diagram according to another embodiment; and

4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform von Schaltungskreisen zur Durchführung des Verfahrens. 4 a block diagram of an embodiment of circuit circuits for carrying out the method.

Der Pilot eines Helikopters oder Hubschraubers bringt sein Fluggerät in einen stationären oder quasi-stationären Flugzustand entweder zum Beladen oder Entladen oder zum Durchführen von Schießeinsätzen aus verdeckter Stellung oder unter sehr kurzzeitiger Tarnung. In diesen Fällen befindet sich also der Helikopter in sehr geringer Höhe. Ein System zur Erfassung eines solchen Helikopters muß daher mit einer Vorrichtung versehen sein, welche die Bodenechos eliminiert, um den Helikopter von diesen Echos unterscheiden zu können. Diese Vorrichtung wird als "VCM"- oder "MTI"-Vorrichtung bezeichnet. Bei einem Helikopter im quasi-stationären Flugzustand haben die meisten Teile des zu erfassenden Objektes eine Geschwindigkeit, die gleich Null oder sehr gering ist, und werden daher nicht erfaßt. Allein die Rotoren können die Zielerfassung ermöglichen. In den meisten Fällen handelt es sich um den Haupt-Hubrotor, denn der Hilfs- oder Stabilisierungsrotor, der oft verdeckt ist, wenn der Helikopter gegen die Radaranlage gerichtet ist, ergibt dann ein im allgemeinen schwaches Echo.Of the Pilot of a helicopter or helicopter brings his aircraft in a stationary or quasi-stationary flight state either for loading or unloading or for performing of shooting missions from hidden position or under very short-term camouflage. In these cases is located So the helicopter in very low altitude. A system for Capture of such a helicopter must therefore with a Be provided device which eliminates the ground echoes to To distinguish the helicopter from these echoes. This device is referred to as a "VCM" or "MTI" device. Have a helicopter in quasi-stationary flight condition most parts of the object to be detected have a speed, which is zero or very low, and therefore not detected. Only the rotors can enable the target acquisition. In most cases it is the main lifting rotor, because the auxiliary or stabilizing rotor, which is often hidden, when the helicopter is directed against the radar, results then a generally weak echo.

Aufgrund der sehr gestreckten Form der Flügel verhält sich die Gesamtheit des Hubrotors wie ein Reflektor, der besondere Eigenschaften aufweist. Er liefert ein zum Radar gerichtetes Echo nur dann, wenn einer der Flügel praktisch senkrecht zur Achse des vom Radar abgestrahlten Bündels ist. Im Verlaufe der Drehung des Hubrotors würde das Helikopterecho für ein Dauerstrich-Radargerät als eine Folge von Blitzen in Erscheinung treten. Die Dauer eines Blitzes müßte desto geringer sein, je stärker die Richtwirkung des durch einen Flügel gebildeten Reflektors ist, d. h. je länger der Flügel ist und je kürzer die Radar-Wellenlänge ist. Wenn ein Flügel als Zylinder von konstantem Querschnitt angenommen wird, so müßte die auf 3 dB bezogene Echodauer im wesentlichen T = λ/2V, worin λ die Wellenlänge der Radaranlage und V die Geschwindigkeit am Ende des Flügels ist. Dies gilt aber streng nur für einen Helikopter mit ungerader Anzahl von Flügeln, wie im folgenden ersichtlich wird. Für V 200 m/s wird im Frequenzband L (λ etwa gleich 20 cm) T = 0,5 Millisekunden und im Frequenzband X (λ = 3 cm) T = 75 Mikrosekunden gefunden. Die Dauer der Blitze ist allerdings wesentlich größer als die oben genannten Werte, denn der Querschnitt des Flügels von der Rotationsachse bis zum Ende ist nicht konstant. Das Reflexionsdiagramm jedes Flügels ist also breiter als das Diagramm, welches der gemachten Vereinfachung entspricht. Die relative Vergrößerung der Dauer der Blitze ist für kleine Wellenlängen beträchtlich größer, weil die relativen Abwei chungen des Flügels von der vereinfachten Form größer sind, wenn sie in Wellenlängen gemessen werden. Auf diese Weise kann ein Blitzdauer von 400 Mikrosekunden im X-Band und von 800 Mikrosekunden im C-Band sowie von 1 Millisekunde im S-Band geschätzt werden.by virtue of the very stretched shape of the wings behaves the whole of the Hubrotors like a reflector, the special properties having. It only delivers a radar echo if one of the wings practically perpendicular to the axis of the Radar is radiated bunch. In the course of the rotation of the Hubotorors would the helicopter echo for a Continuous wave radar as a series of lightning in appearance to step. The duration of a flash should be the lower be, the stronger the directivity of a wing formed reflector, d. H. the longer the wing and the shorter the radar wavelength is. If assumed a wing as a cylinder of constant cross-section If so, the echo duration related to 3 dB would have to be used essentially T = λ / 2V, where λ is the wavelength the radar and V the speed at the end of the wing is. This is strictly true only for a helicopter odd number of wings, as shown below becomes. For V 200 m / s, in the frequency band L (λ approximately equal to 20 cm) T = 0.5 milliseconds and in the frequency band X (λ = 3 cm) T = 75 microseconds found. The duration of the flashes is essential greater than the above values, because of the Cross section of the wing from the axis of rotation to the End is not constant. The reflection diagram of each wing is thus wider than the diagram, which made the simplification equivalent. The relative increase in duration The lightning is considerable for small wavelengths larger, because the relative devia tions of the wing of the simplified form are larger, if they are be measured in wavelengths. This can be a flash duration 400 microseconds in the X band and 800 microseconds in the C band as well as 1 millisecond in the S band.

Ein Blitz tritt jedesmal auf, wenn ein Flügel senkrecht zum Radarstrahl ist. Ein gegebener Flügel führt während einer halben Umdrehung des Rotors eine Vorwärtsbewegung und während der nächsten halben Umdrehung eine Rückwärtsbewegung in bezug auf das Radargerät aus. Für einen Helikopter mit einer ungeraden Anzahl von Flügeln n_e beträgt die Frequenz der Blitze:

worin N die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors in Umdrehungen pro Minute ist.A flash occurs every time a wing is perpendicular to the radar beam. A given wing makes a forward movement during half a revolution of the rotor and a backward movement with respect to the radar during the next half revolution. For a helicopter with an odd number of wings n _e , the frequency of the flashes is:

where N is the rotational speed of the rotor in revolutions per minute.

Beispielsweise beträgt für einen Helikopter, dessen Haupthubrotor eine Anzahl von n_i = 3 Flügeln besitzt und mit einer Geschwindigkeit von 375 Umdrehungen pro Minute rotiert, die Frequenz der Blitze:

For example, the frequency of the flashes is for a helicopter whose Haupthubrotor has a number of n _i = 3 blades and rotates at a speed of 375 revolutions per minute:

Die Zeit TEE, welche zwei aufeinanderfolgende Blitze voneinander trennt, die von einem Rotor abgegeben werden, beträgt TEE = 1/F, so daß die Größenordnung ihres Zahlenwertes bekannt ist.The Time TEE, which separates two consecutive flashes, which are delivered by a rotor is TEE = 1 / F, so that the magnitude of their numerical value is known.

Für einen Helikopter mit einer geraden Anzahl von Flügeln ist die Frequenz zweimal geringer. Der durch einen Flügel, welcher sich zu dem Radar hinbewegt, verursachter Blitz überlagert sich nämlich mit dem Blitz, der durch den symmtrischen Flügel erzeugt wird, welcher sich gegenüber dem Radar zurückbewegt. Die von dem einen und von dem anderen Flügel dem Radar dargebotenen Profile und ihre entsprechenden reflektierenden Oberflächen sind sehr unterschiedlich. Die Dauer eines solchen Blitzes, der aus der Überlagerung der zwei Blitze von zwei symmetrischen Flügeln resultiert, ist im wesentlichen gleich der Dauer eines Blitzes, der von einem Flügel eines Rotors mit ungerader Anzahl von Flügeln erzeugt wird, jedoch ist die Frequenz des Auftretens der Blitze zweifach niedriger.For a helicopter with an even number of wings the frequency is twice lower. The one by a wing, which moves towards the radar, superimposed lightning Namely, with the lightning, by the symmtric Wing is generated, which is opposite to the Radar moved back. The ones of one and the other Wing radar profiled profiles and their corresponding reflective surfaces are very different. The duration of such a flash, resulting from the overlay which results in two flashes of two symmetrical wings, is essentially the same as the duration of a lightning strike by a wing a rotor with an odd number of wings is generated, however, the frequency of occurrence of the flashes is two times lower.

Es ist ferner zu beachten, daß für alle derzeit verfügbaren Helikopter die Geschwindigkeit am Ende der Flügel des Haupthubrotors ungefähr gleich ist und 190 bis 220 m pro Sekunde beträgt, aufgrund des Durchmessers der Rotoren und der Rotationsgeschwindigkeiten. Dies bedeutet, daß unabhängig von dem jeweiligen Helikopter ein durch einen Flügel empfangener Radarimpuls im wesentlichen in derselben Weise reflektiert und deformiert wird und Blitze von im wesentlichen derselben Dauer liefert.It It should also be noted that for all currently available Helicopters the speed at the end of the wings of the main hub rotor is about the same and is 190 to 220 meters per second, due to the diameter of the rotors and the rotational speeds. This means that regardless of the respective Helicopter receives a radar pulse received through a wing is reflected and deformed in substantially the same way and provides flashes of substantially the same duration.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die oben geschriebenen Beobachtungen ausgenutzt, um die Erfassung eines Helikopters im stationären Flugzustand zu ermöglichen.In the method according to the invention, the observations written above are made used to enable the detection of a helicopter in stationary flight condition.

In der folgenden Beschreibung wird mit T die Dauer eines Blitzes von einem Flügel (bzw. von einem Flügel reflektierten Radarecho) wie zuvor definiert bezeichnet, und mit TEE wird die Zeit bezeichnet, die zwei aufeinanderfolgende Blitze trennt, welche von den Flügeln des Rotors abgegeben werden.In In the following description, T is the duration of a flash of a wing (or reflected by a wing Radar echo) as previously defined, and with TEE the Time denotes that separates two consecutive flashes, which be discharged from the wings of the rotor.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein Impulsradarsystem angewendet, das vorzugsweise mit Impulssalven von verschiedenen Frequenzen arbeitet.at The process of the invention is preferably a pulse radar system applied, preferably with pulse volleys works from different frequencies.

Wenn für eine gegebene Folge oder Salve von Impulsen, die von dem Radar gegen den Rotor des Helikopters ausgestrahlt werden, dieser einen einzigen Impuls reflektiert, so liefert der VCM-Empfänger ein Echo, denn prinzipbedingt erfordert die Beseitigung der Festechos, daß zwei oder mehr aufeinanderfolgende Impulse reflektiert werden, um einen bzw. mehrere Phasenvergleiche durchführen zu können. Wenn die Anzahl der vom Rotor reflektierten Impulse größer als oder gleich der ist, die ein festes Hindernis reflektieren muß, um unterdrückt zu werden, so liefert der VCM-Empfänger ein weiteres Echo aufgrund der Amplituden- oder Phasenmodulation, die auf der Drehung des Rotors beruht und die Impulse derselben Impulssalve unterschiedlich beeinflußt.If for a given episode or salvo of impulses from radiated against the rotor of the helicopter, this radar reflects a single pulse, so delivers the VCM receiver an echo, because inherently requires the elimination of the festivals, that reflects two or more consecutive pulses to perform one or more phase comparisons to be able to. When the number of pulses reflected by the rotor greater than or equal to the one that is a fixed obstacle must reflect in order to be suppressed, so The VCM receiver provides another echo due to the Amplitude or phase modulation due to the rotation of the rotor and the pulses of the same pulse salvo influenced differently.

Es ist ersichtlich, daß am Ausgang des VCM-Empfängers der sich im stationären Flugzustand befindenden Helikopter ein Signal liefert, wenn während der Dauer T eines Rotorblitzes gemäß der obigen Definition die Radaranlage in Richtung des Helikopters eine solche Impulssalve aussendet, daß das Zeitintervall τ, welches zwei aufeinanderfolgende Impulse trennt, kleiner als T ist.It it can be seen that at the output of the VCM receiver the helicopter in stationary flight condition provides a signal when during the duration T of an rotor flash according to the above definition, the radar system in Direction of the helicopter emits such a pulse volley, that the Time interval τ, which is two consecutive pulses separates, less than T is.

Der Zeitpunkt des Erscheinens eines Blitzes ist nicht bekannt, hingegen ist das Zeitintervall TEE zwischen zwei Blitzen in der oben beschriebenen Weise begrenzt. Wenn folglich das Radar in der Richtung des Helikopters während eines Zeitintervalles TEE + T eine solche Folge von Salven oder Impulsen aussendet, daß einerseits das Zeitintervall τ, welches zwei aufeinanderfolgende Impulse derselben Salve trennt, kleiner als die Zeit T ist und andererseits die Zeit t, welche den letzten Impuls einer Salve von dem ersten Impuls der darauffolgenden Salve trennt, die für dieselbe Richtung bestimmt ist, ebenfalls kleiner als die Zeit T ist, so wird der Helikopter erfaßt.Of the Time of the appearance of a lightning is not known, however is the time interval TEE between two flashes in the manner described above limited. If thus the radar in the direction of the helicopter during a time interval TEE + T such a sequence salvos or impulses emanates that on the one hand the Time interval τ, which is two consecutive pulses same salvo is smaller than the time T and on the other hand the time t, which is the last impulse of a salvo from the first Pulse separates the subsequent salvo, which for the same Direction is determined, also smaller than the time T is, so the helicopter is detected.

In 1 sind vier Salven von jeweils drei Impulsen gezeigt. Die Impulse derselben Salve oder Folge haben dieselbe Frequenz. Ferner sind die Impulse der verschiedenen Salven verschachtelt. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel besteht die erste Salve aus den Impulsen 11, 12 und 13 mit derselben Frequenz f₁. Die zweite Salve besteht aus den Impulsen 21, 22 und 23 der Frequenz f₂ usw., während die vierte Salve aus den Impulsen 41, 42, 43 der Frequenz f₄ gebildet ist.In 1 four salvos of three impulses each are shown. The pulses of the same salvo or episode have the same frequency. Furthermore, the impulses of the various salvoes are nested. At the in 1 As shown, the first salvo consists of the pulses 11 . 12 and 13 with the same frequency f ₁ . The second salvo consists of the impulses 21 . 22 and 23 the frequency f ₂ , etc., while the fourth salvo from the pulses 41 . 42 . 43 the frequency f _{4 is} formed.

Gemäß der Erfindung muß die Zeit, welche zwei Impulse derselben Salve trennt, z. B. die Impulse 11 und 12, kleiner als T sein. Ferner muß auch die Zeit t, welche den letzten Impuls einer Salve, z. B. den Impuls 13, von dem ersten Impuls derselben Frequenz der darauffolgenden und in derselben Richtung ausgestrahlten Salve trennt, z. B. der Impuls 11', ebenfalls kleiner als T sein.According to the invention, the time separating two pulses of the same salvo, z. B. the pulses 11 and 12 to be smaller than T. Furthermore, the time t, which is the last pulse of a salvo, z. B. the pulse 13 , separates from the first pulse of the same frequency of the subsequent salvo radiated in the same direction, e.g. B. the pulse 11 ' , also smaller than T

Dies läuft darauf hinaus, daß zwei aufeinanderfolgende Impulse, die zu derselben Salve gehören oder auch nicht zu dieser gehören, jedoch für dieselbe Richtung bestimmt sind, durch ein Zeitintervall voneinander getrennt sein müssen, das kleiner als die Dauer T eines Blitzes ist.This The result is that two consecutive Impulses that belong to the same salve or not belong to this, but for the same direction are determined to be separated by a time interval which is less than the duration T of a flash.

Um einen Helikopter im quasi-stationären Flug zu erfassen, wird ein Radar verwendet, das in allen Richtungen während einer Zeit TEE + T eine Folge von Salven ausstrahlt, die einen solchen Zeitabstand t aufweisen, daß t < T, bestehend aus Impulsen, deren Zeitabstand τ < T.Around to capture a helicopter in quasi-stationary flight, a radar is used in all directions during a time TEE + T emits a series of salvos, which one such Time interval t have that t <T, consisting of pulses whose time interval τ <T.

Dies wird vorzugsweise erhalten, indem mit verschiedenen Frequenzen ausgestrahlte Impulse verschachtelt werden, um die angestrebte Seitenwinkelverschwenkung sehr schnell zu gewährleisten. Für den Betrieb der Radaranlage mit einer VCM-Vorrichtung besteht die Ausstrahlung vorzugsweise aus Impulssalven, wobei diese Salven verschachtelt sind, die Impulse derselben Salve jedoch dieselbe Frequenz besitzen und untereinander bekannte Phasenbeziehungen aufweisen; beim Empfang werden dann diese Phasen beziehungen berücksichtigt, um die Festechos zu eliminieren.This is preferably obtained by emitting at different frequencies Pulses are nested to the desired Seitenwinkelverschwenkung to ensure very fast. For the business the radar system with a VCM device is the charisma preferably from impulse volleys, where these salves nested but the pulses of the same salvo have the same frequency and have mutually known phase relationships; at the reception then these phase relationships are considered to to eliminate the festival echoes.

Das einfachste Verfahren besteht darin, einen Sender mit Verstärker zu verwenden, dessen Pilotstufe derartige Impulse liefert, daß sie das Ergebnis der Zerhackung einer Sinuskurve darstellen, deren Sendefrequenz für jede Salve bestimmt ist. Der VCM-Empfänger arbeitet dann für jede Salve in gleicher Weise wie beim herkömmlichen und wohlbekannten VCM-Empfänger. Wenn die Impulse derselben Salve nicht mehr identisch mit denjenigen einer einzigen zerhackten Sinuskurve sind, sondern eine bekannte Abweichung in bezug auf diese aufweisen, die als Referenz herangezogen wird, so führt der vorzugsweise in Digitaltechnik ausgebildete VCM-Empfänger an jedem empfangenen Impuls die erforderliche Phasenverschiebung durch, um die Phase wiederherzustellen, die der oben definierten Referenz entsprechen würde.The simplest method is to use a transmitter with amplifier to use whose pilot stage provides such pulses that they represent the result of chopping a sine wave whose transmission frequency is intended for each salve. The VCM receiver works for each salvo in the same way as at conventional and well-known VCM receiver. If the pulses of the same salvo are no longer identical to those a single chopped sine wave, but a familiar one Deviation in relation to these, used as a reference is, so leads preferably trained in digital technology VCM receivers on each received pulse the required Phase shift through to restore the phase that the above defined reference.

Zur Vereinfachung der Beschreibung soll angenommen werden, daß in einem ersten Schritt die Antenne während aufeinanderfolgenden Zeitintervallen (1/F) + T feststeht und sich zwischen jedem der Zeitintervalle (1/F) + T augenblicklich um einen Winkel α im selben Sinne dreht.To simplify the description should be in a first step, the antenna is fixed for successive time intervals (1 / F) + T and instantaneously rotates through an angle α in the same sense between each of the time intervals (1 / F) + T.

Das Radar ist derart ausgebildet, daß der Winkel α von einer Gruppe von gesendeten Bündeln β_i überdeckt wird.The radar is designed such that the angle α is covered by a group of transmitted beams β _i .

In dem in 1 schematisch dargestellten Fall, wo vier Salven aus drei Impulsen ineinander verschachtelt sind, können die Richtungen β₁, β₂, β₃, β₄ (entsprechend den Frequenzen f₁, f₂, f₃, f₄) geschrieben werden: β4 = β3 + Δ β3 = β2 + Δ β2 = β1 + Δ In the in 1 schematically illustrated case, where four salvos of three pulses are interleaved, the directions β ₁ , β ₂ , β ₃ , β ₄ (corresponding to the frequencies f ₁ , f ₂ , f ₃ , f ₄ ) can be written: β 4 = β 3 + Δ β 3 = β 2 + Δ β 2 = β 1 + Δ

In diesem Falle hat der überdeckte Winkel α den Wert 4Δ; (Δ wird vorzugsweise ungefähr gleich der Breite der Keule bei halber Leistung gewählt). 2 zeigt die relative Anordnung der Radarbündel.In this case, the covered angle α has the value 4Δ; (Δ is preferably chosen to be approximately equal to the width of the lobe at half power). 2 shows the relative arrangement of the radar beams.

Die Überdeckung des Winkels α durch die verschiedenen Bündel β_i wird bei einer bevorzugten Ausführungsform durch Verwendung einer Antenne erreicht, bei der die Seitenwinkelverschwenkung über die Frequenz erhalten wird, wie beispielsweise in dem Lehrbuch von M. H. SKOLNIK, das bereits eingangs genannt wurde, im Kapitel "Frequency scan array" beschrieben ist. Dies läuft darauf hinaus, daß die den verschiedenen Salven entsprechenden Frequenzen derart gewählt sind, daß die Überdeckung des Winkels α durch die dispersiven Eigenschaften der Antenne gewährleistet wird.The coverage of the angle α by the various beams β _i is achieved in a preferred embodiment by use of an antenna in which the side angle sweep is obtained over the frequency, as for example in the textbook of MH SKOLNIK, which was already mentioned at the beginning, in the chapter "Frequency scan array" is described. This amounts to the fact that the frequencies corresponding to the various salvo are chosen such that the coverage of the angle α is ensured by the dispersive properties of the antenna.

Die Verschachtelung der Salven kann in unterschiedlicher Weise erreicht werden. Die Impulse von verschiedenen Salven können dabei in derselben Impuls-Hüllkurve gruppiert sein oder auch nicht. Es sind kompliziertere Verschachtelungssysteme möglich, von denen eines in 3 gezeigt ist, oder weitere Fälle, bei denen die Salven wenigstens zwei Impulse besitzen und mehr als zwei Arten von Salven vorhanden sind, die verschachtelt sind oder auch nicht verschachtelt sind.The nesting of the salvos can be achieved in different ways. The impulses from different salvos can be grouped in the same impulse envelope or not. More complicated interleaving systems are possible, one of which is in 3 or other cases where the salvos have at least two pulses and more than two types of salvos are interleaved or not interleaved.

Wenn die Radarantenne mit der Geschwindigkeit ω rotiert, wird der Azimutwinkel, wo sich der Helikopter befindet, während einer solchen Zeit T_r überwacht, daß T_r = α/ω, worin α – wie oben erwähnt – die Winkelzone ist, die durch das Radar praktisch augenblicklich überwacht wird, und zwar aufgrund der elektronischen Bündelablenkung. Wegen T_r > (1/F) + T ist gewährleistet, daß im Verlaufe der Drehung der Antenne der Helikopter wenigstens einen Radarimpuls reflektiert, wenn die Bedingungen τ < T und t < T stets eingehalten werden.When the radar antenna rotates at the speed ω, the azimuth angle where the helicopter is located is monitored for such a time T _r that T _r = α / ω, where α - as mentioned above - is the angular zone defined by the radar monitored virtually instantaneously due to electronic beam deflection. Because of T _r > (1 / F) + T it is ensured that in the course of the rotation of the antenna, the helicopter reflects at least one radar pulse, if the conditions τ <T and t <T are always maintained.

Da das Radar stets während eines Zeitintervalles, das dem Intervall zwischen zwei Blitzen, vergrößert um die Dauer eines Blitzes, entspricht, in derselben Richtung abfragt, überwacht es also quasi kontinuierlich einen Winkel α

worin N die Rotationsgeschwindigkeit des Radars in Umdrehungen pro Minute ist.Since the radar always polls in the same direction during a time interval which corresponds to the interval between two flashes, increased by the duration of a flash, it therefore monitors an angle α virtually continuously

where N is the rotational speed of the radar in revolutions per minute.

Wenn die Breite einer Sendekeule der Antenne, auf 3 dB bezogen, den Wert Θ besitzt, ist also die Anzahl von Frequenzen, die zur Überdeckung dieses Winkels erforderlich sind, gleich p = α/Θ.If the width of a transmission lobe of the antenna, referred to 3 dB, has the value Θ, So is the number of frequencies that are used to cover this Angles are required, equal to p = α / Θ.

Das verwendete Radar kann also – wie zuvor erwähnt – ein Radar mit Seitenwinkelverschwenkung durch Frequenzänderung sein; bei anderen Ausführungsformen handelt es sich um ein Radar mit elektronischer Ablenkung durch gesteuerte Phasenschieber, die jeweils eine elementare Sende- und Empfangsquelle speisen (vgl. in dem genannten Lehrbuch von M. H. SKOLNIK das Kapitel "Phased Array Antennas" ). Es kann sich auch um ein Radar handeln, dessen Seitenwinkelverschwenkung aus der Kombination dieser zwei Eigenschaften resultiert.The radar used can thus - as mentioned above - be a radar with Seitenwinkelverschwenkung by frequency change; in other embodiments, it is a radar with electronic deflection by controlled phase shifters, each feeding an elementary transmitting and receiving source (see in said Textbook by MH SKOLNIK the chapter "Phased Array Antennas" ). It can also be a radar, the Seitenwinkelverschwenkung resulting from the combination of these two properties.

Es ist zweckmäßig, die Anzahl von Frequenzen derart zu vermindern, daß die Anzahl von Empfängern und folglich der Geräteaufwand vermindert wird.It is appropriate, the number of frequencies such to reduce the number of receivers and Consequently, the device cost is reduced.

Ein günstiger Wert für die Anzahl von Frequenzen ist die Zahl 6.A favorable value for the number of frequencies is the number 6 ,

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es zwischen den Impulssalven innerhalb der Hüllkurve der Sendeimpulse freie Zeit verfügbar beläßt. Diese freie Zeit kann ausgenutzt werden, um andere Aufgaben zu erfüllen. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform enthält der Hüllkurvenimpuls 10 die gestrichelt eingezeichnete verfügbare Zeit. Gleiches gilt gegebenenfalls für die weiteren Impuls-Hüllkurven, wenngleich dies in 3 nicht dargestellt ist.A particular advantage of the method according to the invention is that it leaves free time available between the pulse bursts within the envelope of the transmit pulses. This free time can be exploited to fulfill other tasks. At the in 3 the embodiment shown contains the envelope pulse 10 the dashed displayed available time. The same applies, if appropriate, to the further pulse envelopes, although this is stated in 3 not shown.

4 ist ein Ausführungsbeispiel von Schaltungskreisen zur Durchführung des Verfahrens bei einer Ausführungsform, bei welcher die Anzahl von Frequenzen p = α/Θ = 3. 4 is an embodiment of circuit circuits for performing the method in an embodiment in which the number of frequencies p = α / Θ = 3.

Oszillatoren 11 bis 13 für mehrere Frequenzen liefern die Frequenzen f₁ bis f₃ zu Mischern 21 bis 23. Ein stabiler Oszillator 6 gibt eine Frequenz F_O an dieselben Mischer ab. Ein Umschaltkreis 8 verbindet selektiv die Mischer 21 bis 23 mit einem Leistungsverstärker 4, der durch einen Impulsmodulator 3 gesteuert wird. Der Leistungsverstärker 4 gibt die Impulse über eine Duplexerschaltung 2 auf eine Radarantenne 1. Diese Radarantenne 1 empfängt die zurückgestrahlten Echosignale, die über die Duplexerschaltung 2 zu einer Mischstufe 5 gelangen. Die Frequenz F_O des Oszillators 6 wird der Mischstufe 5 ebenfalls zugeführt. Das Ergebnis der Mischung wird an einen breitbandigen Verstärker 7 angelegt, wo es verstärkt wird, und durchläuft dann Filter 31 bis 33, deren Filterfrequenzen den Frequenzen f₁ bis f₃ entsprechen. Die gefilterten Signale werden dann an Phasendetektoren 41 bis 43 angelegt, an die ferner die Signale mit den Frequenzen f₁ bis f₃ aus den Oszillatoren 11 bis 13 angelegt werden. Die Ausgangssignale der Phasendetektoren 41 bis 43 werden zu Gleichpegel-Umsetzern 51 bis 53 übertragen, welche die Komponenten I und Q der Echosignale liefern, die zuvor definiert wurden, und gelangen dann zu wohlbekannten VCM-Verarbeitungsvorrichtungen 61 bis 63. Zur Durchführung des Verfahrens ist ferner eine Steuerlogikschaltung 8 vorgesehen, die Signale C1 abgibt, um den Umschaltkreis 8 zu steuern. Die Dauer der Signale C1 und die Zeitintervalle zwischen den Signalen werden durch die Schaltung 8 derart bestimmt, daß die oben definierten Zeiten τ und t, die in 1 dargestellt sind, eingehalten werden.oscillators 11 to 13 for several frequencies, the frequencies f ₁ to f _{3 provide} mixers 21 to 23 , A stable oscillator 6 returns a frequency F _O to the same mixers. A switching circuit 8th selectively connects the mixer 21 to 23 with a performance amplifier 4 by a pulse modulator 3 is controlled. The power amplifier 4 gives the pulses via a duplexer circuit 2 on a radar antenna 1 , This radar antenna 1 receives the returned echo signals through the duplexer circuit 2 to a mixing stage 5 reach. The frequency F _{O of} the oscillator 6 becomes the mixing stage 5 also supplied. The result of the mixture is to a broadband amplifier 7 created, where it is amplified, and then passes through filters 31 to 33 whose filter frequencies correspond to the frequencies f ₁ to f ₃ . The filtered signals are then sent to phase detectors 41 to 43 applied to the further the signals with the frequencies f ₁ to f ₃ from the oscillators 11 to 13 be created. The output signals of the phase detectors 41 to 43 become equal-level converters 51 to 53 which provide the components I and Q of the echo signals previously defined and then arrive at well-known VCM processing devices 61 to 63 , For carrying out the method, a control logic circuit is also provided 8th provided which outputs signals C1 to the switching circuit 8th to control. The duration of the signals C1 and the time intervals between the signals are determined by the circuit 8th determined such that the above-defined times τ and t, which in 1 are complied with.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- Textbook by MH SKOLNIK "Radar" 1970, publisher Mc Graw Hill [0002]
- MH SKOLNIK, already mentioned at the beginning, in chapter "Frequency scan array" [0037]
- Textbook by MH SKOLNIK the chapter "Phased Array Antennas" [0042]

Claims

Method for radar detection using a pulse radar system for detecting the presence of a helicopter in the quasi-stationary flight condition, characterized in that for each direction to be monitored a detection phase is carried out whose duration is at least equal to the time which separates two consecutive flashes by the Rotation of the wings of the main lifting rotor are increased, increased by the duration of a flash, and that said detection phase comprises the emission of detection pulse volleys of the same frequency within a salvo, which are such that the time (τ), which two successive pulses of salvo is less than the duration of a flash (T).

Method according to claim 1, characterized in that that the time interval (t), which is the last pulse of a Salve separates from the first burst of the subsequent salvo, smaller than the duration of a flash (T).

Method according to claim 1 or 2, characterized that the impulses of different salvos nested together are.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the time interval (t), which the last pulse of a salvo from the first pulse of the same frequency the subsequent volley, less than the duration of a flash (T) is.

Method according to claim 1, characterized in that that the detection phase by Seitenwinkelverschwenkung allowing monitoring of each direction so that each part to be monitored by the radar system is queried during a time, the duration of the detection phase equivalent.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that an available Time between each pulse and each detection pulse salvo released becomes possible and the fulfillment of further tasks.