DE3712866A1 - Verfahren zur signaldetektion fuer einen peilempfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signaldetektion für einen Peilempfänger nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Ein Peilempfänger, bei welchem die Spannungen der Peil­ kanäle abgetastet und digitalisiert und aus den digitali­ sierten Signalen in kurzen Zeitabständen fortlaufend Einzelpeilwerte ermittelt werden, von denen eine größere vorgegebene Anzahl durch Mittelwertbildung zu einem Peil­ ergebnis zusammengefaßt wird, ist beispielsweise aus der DE 31 18 767 A1 bekannt. Die Einzelpeilwerte werden dabei vor der Mittelwertbildung durch Vergleich der einzelnen Signalamplituden mit einem Amplitudenmittelwert auf ihre Zuverlässigkeit überprüft und nur als zuverlässig eingestufte Einzelpeilwerte zur Mittelwertbildung ver­ wandt. Dabei ist jedoch bereits vorausgesetzt, daß ein Signal vorliegt.

Um vorab zu prüfen, ob in einem Frequenzkanal ein Nutz­ signal vorhanden ist und eine Peilauswertung nur einzu­ leiten, wenn ein Signal erkannt wurde, ist es bekannt, eine ggf. auch variabel einstellbare Rauschsperre vor­ zusehen, die den Signal/Rauschabstand bestimmt und als Entscheidungskriterium für die Kanalbelegung benutzt. Dies erfordert jedoch wesentlichen zusätzlichen Schaltungs­ aufwand und einen guten Signal-Rauschabstand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Zusatzaufwand eine zuverlässige Signaldetektion in einem Peilempfänger zu gewährleisten.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich bei geringem Zusatzaufwand durch hohe Signalerkennungssicherheit und kurze Detektionszeit aus und ist deshalb besonders auch zum Entdecken und Peilen nur kurzzeitig auftretender Signale, wie beispielsweise bei Frequenzsprungverbindungen geeignet.

Gemäß einer günstigen Ausführungsform wird bei mehr­ kanaligen Peilern die Phasendifferenz der Signale zwischen zwei oder mehr Kanälen ausgewertet. Damit können auch noch Signale als solche erkannt weren, deren Peilauswertung z.B. wegen extremer Trübung nicht mehr sinnvoll ist. Besonders vorteilhaft ist die Auswertung der Phasen­ differenzen bei Peilern, welche die Peilwinkelinformation aus der Phasenbeziehung von Signalen in verschiedenen Kanälen ableiten. Dies kann zur Peilung extrem kurz­ zeitiger Signale in der Weise ausgenutzt werden, daß keine Empfangskanäle mit geregelter Verstärkung, sondern be­ grenzende Verstärker, die nur die Phaseninformation der Signale erhalten, eingesetzt werden. Soll die Peilaus­ wertung anhand der Abtastwerte der Kanalspannungen er­ folgen, können diese jeweils bis zur Entscheidung über das Vorliegen eines Signals zwischengespeichert werden.

Anstelle der Standardabweichung kann in einer anderen Ausführungsform auch das arithmetische Mittel der Beträge der Abweichungen von dem Mittelwert der in das gleitende Auswerte-Zeitfenster fallenden Einzelmeßwerte oder Phasen­ differenzwerte gebildet und mit einem Schwellwert ver­ glichen werden.

Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht.

Dabei zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Verlauf der Signalverarbeitung in einem Blockschaltbild

Fig. 2 ein Beispiel für den Zeitverlauf von Meßwerten und deren Mittelwerten

Fig. 3 den Zeitverlauf des erfindungsgemäß gebildeten Streuwerts für das Beispiel nach Fig. 2.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild wird ausge­ gangen von einem dreikanaligen Peilempfänger, dessen Peil­ spannungen nach Verstärkung, Filterung, Frequenzumsetzung als Kanalspannungen K 1, K 2, K 3 vorliegen. Aus den Kanal­ spannungen werden in den synchron getakteten Analog- Digital-Wandlern digitale Werte für die Realteile R 1, R 2, R 3 und die Imaginärteile I 1, I 2, I 3 bezüglich einer Referenz, als die auch eine der drei Kanalspannungen dienen kann, gewonnen. Aus diesen digitalen Werten werden im Peilwertbildner PW in an sich bekannter Weise als Meßwerte Momentanpeilwinkel P _i gebildet und dem Fensterspeicher FSp zugeführt.

Der Fensterspeicher arbeitet nach dem FIFO (first-in- first-out)-Prinzip und speichert aus den schrittweise aufeinanderfolgenden Momentanpeilwerten jeweils eine vorgegebene Anzahl zeitlich zusammenhängender Momentan­ peilwerte, wobei bei Eintreffen eines neuen Meßwerts der älteste im Fensterspeicher gespeicherte Meßwert ausgelesen und durch den neuen Meßwert ersetzt wird.

In der Recheneinrichtung RE werden zu den jeweils im Fensterspeicher gespeicherten Meßwerten ein arithmetischer Mittelwert Pm und ein Streuwert Pst, beispielsweise die Standardabweichung ermittelt. Der Streuwert wird in einem Vergleicher Komp mit einem Schwellwert S verglichen. Aus dem Vergleich wird eine Entscheidung der Art getroffen, daß bei unter dem Schwellwert liegendem Streuwert ein Steuer­ signal K die Weiterleitung des aus den aktuell im Speicher FSp gespeicherten Meßwerten gebildeten Mittelwerts bei­ spielsweise über eine Torschaltung G veranlaßt, während bei über dem Schwellwert S liegendem Streuwert Pst die Weiter­ leitung des aktuellen Mittelwerts unterbunden wird. Dadurch werden nur Meßwerte bzw. aus diesen abgeleitete Mittelwerte zur weiteren Peilauswertung freigegeben, die durch den Schwellwertvergleich automatisch als einem Nutzsignal zugehörig eingestuft sind.

Sollen andere Meßgrößen als die Mittelwerte P _m oder die im Fensterspeicher zwischengespeicherten Meßwerte P _i zur Peilauswertung herangezogen werden, so können diese anderen Meßgrößen bis zur Entscheidung über das Vorliegen eines Kanals zwischengespeichert und dann ggf. über ein von dem Komparatarsignal gesteuertes Tor zur weiteren Auswertung freigegeben werden.

Zur Ermittlung der Meßwerte, Mittelwerte, Streuwerte etc. kann vorteilhafterweise ein Prozessar eingesetzt werden.

In Fig. 2 sind über der Zeitachse t Einzelazimutpeilwinkel P _i und über eine Fensterbreite von 10 Meßproben gebildete Mittelwerte Pm als Punkte aufgetragen. Die Mittelwert­ bildung erfolgt dabei vorzugsweise durch Mittlung der Peilkomponenten sin P und cos P. Das Eingangssignal des Empfängers enthalte bis zum Zeitpunkt t 1 nur Rauschen, danach falle unter einem ersten Azimutwinkel A 1 ein erstes Signal E 1 ein, dessen Momentanpeilwinkel um 20° um den korrekten Einfallswinkel streue. Dieses Signal liege bis zum Zeitpunkt tz vor und werde dann abgelöst (z.B. durch Funkstellenwechsel) durch ein zweites Signal E 2, das unter einem Azimutwinkel A 2 einfalle, dessen Momentanpeilwerte aber nur um 5° streuen sollen. Das zweite Signal liege bis zum Zeitpunkt t 3 vor, danach sei wieder nur Rauschen vorhanden.

Der gesamte in Fig. 2 und 3 abgebildete Zeitabschnitt umfasse beispielsweise 2000 aufeinanderfolgende Messungen, was bei gebräuchlichen automatischen Peilern einem Meß­ zeitabschnitt von einigen Sekunden entspricht. In den Zeitabschnitten vor t 1 und nach t 3 sind die aus den Rausch­ signalen ermittelten (scheinbaren) Momentanpeilwerte zufällig und unzusammenhängend über den gesamten Winkel­ bereich von 0° bis 360° verteilt. Auch die aus beispiels­ weise jeweils 10 zeitlich zusammenhängenden Einzelmessungen gebildeten Mittelwerte sind statistisch über den gesamten Winkelbereich verteilt und heben sich nicht von den ein­ zelnen Meßpunkten ab. In den Zeitabschnitten von t 1 bis t 2 und von t 2 bis t 3 sind die Meßwerte um den wahren Peil­ winkel innerhalb der Streubreite verteilt, die Folge Mittelwerte heben sich hierbei aber bereits deutlich er­ kennbar von den Einzelmeßwerten ab.

In Fig. 3 ist in gleichem Zeitmaßstab der Verlauf des wiederum aus jeweils 10 zeitlich zusammenhängende Einzel­ messungen bestimmten Streuwerts Pst, z.B. als Standardab­ weichung, aufgetragen. Deutlich zu erkennen ist, daß sich aus einem reinen Rauschsignal Standardabweichungen ergeben, die mit starken Schwankungen um einen Wert von 90° liegen. Bei Vorliegen eines Nutzsignals sind aufeinanderfolgende Einzelmessungen aber korreliert und der Streuwert fällt bei Beginn des Nutzsignals E 1 schnell auf ein niedriges Niveau. Durch Vergleich des fortlaufend für die vorgegebene Anzahl von 10 einzelnen Meßwerten gebildeten Streuwerts mit einem Schwellwert S kann sehr schnell das Vorliegen eines Nutz­ signals erkannt werden.

Beim Ende des ersten Nutzsignals E 1 und Beginn des zweiten Nutzsignals E 2 sind über kurze Zeit sowohl Winkelwerte aus der Umgebung von A 1 als auch Winkelwerte um A 2 im Fenster­ speicher vorhanden, so daß sich für diese Übergangsphase relativ große Streuwerte der jeweils im Fensterspeicher befindlichen Wertegruppen ergeben. Dies führt zu der kurzen steilen Spitze im Verlauf des Streuwerts bei t 2 in Fig. 3.

Wenn das Zeitfenster über den Übergang von E 1 nach E 2 hinweggeglitten ist, liegen wieder nur Einzelpeilwerte zu ein und demselben Nutzsignal im Fensterspeicher vor und der Streuwert fällt schnell wieder auf niedrige Werte. Nach dem Ende des Nutzsignals steigt der Streuwert wieder steil an und übersteigt den Schwellwert S, worauf die Auswertung der weiteren Meßwerte abgebrochen wird.

Nach dem gleichen Prinzip können auch Phasendifferenzen zwischen den Signalen in verschiedenen Peilkanälen anstelle der einzelnen Peilwinkelwerte zur Entscheidung über das Vorliegen eines Nutzsignals herangezogen werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Signaldetektion für einen Peilempfänger, bei dem die Peilspannungen abgetastet und digitalisiert und aus den digitalisierten Signalen in kurzen Zeitab­ ständen fortlaufend einzelne Meßwerte ermittelt werden und aus einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden Meßwerten ein Mittelwert gebildet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich ein die Streuung der vorgegebenen Anzahl von Meßwerten um den gebildeten Mittelwert charakterisierender Streuwert bestimmt und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, und daß nur bei unterhalb des Schwellwerts liegendem Streuwert die der Bestimmung des Streuwerts zugrunde gelegten Meßwerte weiterverarbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Streuwert die Standardabweichung gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Streuwert der arithmetische Mittelwert der Fehler­ beträge der Meßwerte gegenüber dem Mittelwert gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ermittlung des Streuwerts herangezogenen Meßwerte durch ein gleitendes Zeitfenster vorgegebener Länge aus den fortlaufend gebildeten ein­ zelnen Meßwerten ausgewählt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwerte Momentanpeilwinkel er­ mittelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwerte Momentanwerte der Phasen­ differenz der Signale in zwei oder mehr Empfangskanälen ermittelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei unter dem Schwellwert liegendem Streuwert der Phasen­ differenzwerte diese zur Peilauswertung herangezogen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß synchron zu den Phasendifferenzwerten Momentanpeilwinkel­ werte bestimmt und zwischengespeichert werden, und bei unter dem Schwellwert liegendem Streuwert der Phasendif­ ferenzwerte die zeitlich zugeordneten zwischenge­ speicherten Momentanpeilwinkelwerte ausgewertet werden.