DE3708313A1

DE3708313A1 - Verfahren zur vermeidung von aufschaltverlusten (break locks) bei zielverfolgenden radargeraeten infolge von taeuschzielen

Info

Publication number: DE3708313A1
Application number: DE19873708313
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Stark
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1987-03-14
Filing date: 1987-03-14
Publication date: 1988-09-29
Also published as: NL8800438A; DE3708313C2; FR2612299A1; FR2612299B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Aufschaltverlu sten (Break Locks) bei zielverfolgenden Radargeräten infolge von Täusch zielen in Form eines zweiten echten oder simulierten Radar-Echos, dessen Quelle sich räumlich vom Ziel entfernt.

Die Verfolgung eines Zieles durch ein Folgeradar wird in der Regel da durch realisiert, daß das Radar automatisch eine um das Ziel gelegte Auflösungszelle nachführt. Diese Auflösungszelle wird z.B. seitlich durch die Antennenkeule und radial z.B. durch die Impulslänge der hoch frequenten elektromagnetischen Raumwelle des Radars gebildet.

Ohne Gegenmaßnahmen kann ein Aufschaltverlust des Radars, d.h. eine Un terbrechung des automatischen Nachführprozesses "Ziel innerhalb Auflö sungszelle" u.a. dadurch entstehen, daß in der Auflösungszelle ein zwei tes Radar-Ziel entsteht, das sich räumlich vom Ziel entfernt und dessen Echo gleichzeitig so stark ist, daß die Nachführautomatik des Radars nunmehr die Auflösungszelle um das "zweite Echo" zentriert. Ein solches zweites Echo kann z.B. dann entstehen, wenn

- das Ziel im Tiefflug ein stark reflektierendes Objekt (Bergkuppe, Gebäude) überfliegt und dieses in die Auflösungszelle eintaucht
- das Ziel eine Düppelwolke (Chaff) ausstößt
- das Ziel mit einem Täusch-Transponder arbeitet.

Die automatische Nachführung der Auflösungszelle erfolgt z.B. in der Weise, daß das Folgeradar ständig die Abweichung zwischen Auflösungszel len-Mitte und Ziel, d.h. die Winkelablage der Antennenausrichtung und die Ablage der Entfernungsnachführung mißt und diese Größen in einem Re gelsystem zur Nachjustierung der Auflösungszellen-Position verwendet. In der Regel hängen diese Größen weitestgehend von der Winkel- und Radial beschleunigung des Ziels bezüglich des Radars ab.

Je nach Güte der im Folgeradar realisierten Signalverarbeitung können aus den vorausgegangenen Werten der Bewegungsparameter des Ziels (z.B. Entfernung, Radialgeschwindigkeit, Winkelgeschwindigkeit usw.) die mo mentan entstehenden Ablage-Werte ständig mehr oder minder genau voraus berechnet werden. Übermäßige und steile Abweichungen von diesen voraus berechneten Werten treten jedoch dann auf, wenn ein "zweites Echo" wie oben beschrieben, erscheint und die Auflösungszelle vom Ziel "wegzieht". Dies hat zur Folge, daß die gewünschte Zielverfolgung unterbrochen wird.

Es ist das Ziel der Erfindung, derartige Erscheinungen zu vermeiden und eine zuverlässige Zielverfolgung zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale nach Anspruch 1 gelöst.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, worin anhand der Zeichnungen zwei Ausführungsbei spiele erörtert werden.

Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Radar-Auflösungszelle mit Po sition des Zieles und dessen Ablagen von der Zellenmitte,

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild für eine motorgetriebene An tennennachführung eines Folgeradars (nur Darstellung der Azi mut-Nachführung) mit Begrenzung der Azimut-Ablage,

Fig. 3 ein Diagramm für eine erste Ausführungsform der Begrenzungsfunk tion der Azimut-Ablage,

Fig. 4 ein Diagramm für eine zweite Ausführungsform der Begrenzungs funktion der Azimut-Ablage.

Die Radar-Auflösungszelle wird im Beispiel der Fig. 1 durch ein zylin drisches Volumenelement gebildet, das seitlich z.B. durch die Antennen keule begrenzt ist. (Bei anderen Ausführungsformen kann diese Auflö sungszelle, z.B. auch in Form einer definierten und durch Datenverarbei tung laufend korrigierten Datenmenge gebildet werden). Von der Mitte ZM der Zelle aus gemessen sind Δ A die Azimut-Ablage, Δ E die Eleva tions-Ablage (beides Winkelwerte) und Δ R die Entfernungsablage des Zieles.

Die Erfindung besteht darin, daß bei der Zielverfolgung, z.B. mit Hilfe der im Radar gewonnenen Daten, die zu erwartenden Winkel- und/oder Ent fernungsablagen ständig so genau wie möglich rechnerisch angenähert wer den und diese Rechengrößen nach Zuschlag einer geeigneten, z.B. auch laufend errechneten Sicherheitsdifferenz zur Begrenzung der vom Radar tatsächlich gemessenen Ablagen verwendet werden (adaptive Ablagebegren zung).

Dies hat zur Folge, daß

- die bei einer regulären Zielverfolgung entstehenden und zur Nachfüh rung der Auflösungszelle benötigten korrekten Ablagesignale unverän dert erhalten werden,
- dagegen die beim "Wegziehen" der Auflösungszelle vom Ziel entstehen den stark überhöhten Ablagesignale gekappt werden und somit nur noch eine stark reduzierte Fehlerwirkung auf die Nachführung haben.

Die laufende Vorausberechnung der zu erwartenden regulären Ablagesignale kann z.B. erfolgen

- aus den vom Radar selbst oder von einem anderen System ständig ver messenen Bewegungsparametern des Ziels, oder
- durch geeignete Extrapolation des vorausgegangenen Verlaufs der Ab lagen, oder
- aus einer Kombination beider Verfahren, usw.

Durch geeignete Filterung der Begrenzungssignale kann erreicht werden, daß eine unerwünschte Änderung der Begrenzungswerte (als Folge des zwar gekappten aber dennoch auftretenden Nachführfehlers) erst mit einer Ver zögerung entsteht, nach der das verfälschende "zweite Echo" die Auflö sungszelle verlassen hat.

Durch eine Kombination des beschriebenen Verfahrens zur Ablagebegrenzung mit einer temporären zusätzlichen Bandbreite-Reduzierung des Nachführ- Regelkreises kann die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wei ter erhöht werden. Allerdings kann diese zusätzliche Filterung eine Ein schränkung des Radar-Nachführverhaltens mit sich bringen; deshalb ist diese Zuschaltung nur bedarfsweise vorzunehmen.

Das Verfahren wird im Beispiel der Fig. 2 erläutert, die die Azimut- Nachführung einer Folgeradar-Antenne, d.h. die Azimut-Nachführung der Auflösungszelle zeigt: Aus den Empfangssignalen und Richtungsdaten der Antenne An gewinnt die Signalverarbeitung die Azimut-Ablage Δ A, die Zielentfernung R, die Ziel-Radialgeschwindigkeit R′, die Azimut-Winkel geschwindigkeit A′ und den Elevations-Winkel E der Antenne. Zur Azimut- Steuerung der Antenne wird in diesem (vereinfachten) Beispiel lediglich die Ablage Δ A durch In integriert und nach Verstärkung im Leistungs verstärker LV zum Antrieb des Stellmotors M verwendet. Gleichzeitig wird jedoch aus den Signalen R, R′, A′ und E die zu erwartende Azimut-Ziel ablage und deren zulässige untere (Bu) und obere (Bo) Begrenzung errech net. Die Begrenzungsfunktionen dienen dann nach einer geeigneten Filte rung F zur Begrenzung der tatsächlich gemessenen Azimut-Ablage, und zwar immer nur dann, wenn diese von den erwarteten Werten unzulässig abweicht. Fig. 3 gibt ein Beispiel für die Vorausberechnung der zu erwartenden Azimut-Zielablage eines typischen Folgeradars und einer Ausführungsform der Ablage-Begrenzung:

Die Azimut-Winkelablage des Radars ist mit sehr guter Näherung der Azi mut-Winkelbeschleunigung des Ziels in bezug auf das Radar proportional. Das Diagramm nach Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Azimut-Winkel beschleunigung (AWB) bei geradlinigem Vorbeiflug eines Ziels am Radar mit konstanter Geschwindigkeit und Höhe (t=0 entspricht dem Tangentialpunkt, d. h. dem Zeitpunkt der kleinsten Zielentfernung). Im gleichen Diagramm sind auch zwei Kurven für obere (Bo) und untere (Bu) Begrenzung der Azimut-Winkelablage entsprechend einer groben Näherung der Winkelbe schleunigung aufgetragen.

Die Simulation des Folgeradar-Verhaltens bei der Azimut-Winkelnachfüh rung der Antenne und bei Düppelausstoß durch das Flugzeug ergab z.B., daß durch die dargestellte Begrenzungsfunktion der Bereich (z.B. in km² projiziert auf die Ebene), in dem vorher Düppelausstöße Aufschalt verlust bewirkten, auf einen Bruchteil der ursprünglichen Größe redu ziert wurde.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel für die Vorausberechnung der zu er wartenden Azimut-Zielablage und einer Ablage-Begrenzung:

AWB ist wie in Fig. 3 die Azimut-Winkelbeschleunigung, die die Azimut- Zielablage sehr gut annähert. Die Begrenzungskurven Bo und Bu ergeben hier jedoch einen besser angepaßten "Begrenzungsschlauch" als wie bei Fig. 3.

In beiden Anwendungsbeispielen werden zur Berechnung der Begrenzungs funktionen nur Informationen benötigt, die von Folgeradargeräten übli cherweise gemessen werden, also ohne zusätzliche Meßvorrichtung bereits zur Verfügung stehen. Daher ist z.B. auch eine nachträgliche Ausstattung eines Folgeradars mit der beschriebenen Ablagebegrenzung durch relativ geringen Aufwand an zusätzlicher Signalverarbeitung realisierbar.

Claims

1. Verfahren zur Vermeidung von Aufschaltverlusten (Break Locks) bei zielverfolgenden Radargeräten infolge von Täuschzielen (in Form eines zweiten echten oder simulierten Radar-Echos, dessen Quelle sich räumlich vom Ziel entfernt), dadurch gekennzeichnet, daß die zur Zielverfolgung und Nachführung der Radar-Auflösungszelle vom Radar gemessenen Ablage-Größen (Winkel- und/oder Entfernungsdifferenz zwischen Ziel und dessen Sollposition in der nachgeführten Auflösungszelle) adap tiv begrenzt werden, wobei aus der vorausgegangenen Zielbewegung die zu erwartende reguläre Ziel-Ablage und daraus die zulässige Begrenzung lau fend ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die laufende Vorausermittlung der zulässigen Begrenzung aufgrund von Meßdaten des Radars selbst oder anderer, die Zielbewegung vermessender Systeme erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die laufende Vorausermittlung der zulässigen Begrenzung aufgrund von Meßdaten eines zweiten Radars erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die laufende Vorausermittlung der zulässigen Begrenzung aufgrund von Meßdaten eines optischen Systems erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Begrenzungssignale derart gefiltert werden, daß eine unerwünschte Änderung der Begrenzungswerte als Folge des zwar gekappten, aber dennoch auftretenden Nachführfehlers erst mit einer Verzögerung entsteht, nach der das verfälschende "zweite Echo" die Auflösungszelle verlassen hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß temporär eine zusätzliche Filterung (Bandbreite-Reduzierung) der Nachführ-Regelkreise erfolgt.