DE3722716B3 - Pulsdopller radar method - Google Patents

Pulsdopller radar method Download PDF

Info

Publication number
DE3722716B3
DE3722716B3 DE3722716.5A DE3722716A DE3722716B3 DE 3722716 B3 DE3722716 B3 DE 3722716B3 DE 3722716 A DE3722716 A DE 3722716A DE 3722716 B3 DE3722716 B3 DE 3722716B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
echo
rotor
signal
helicopter
rotor blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE3722716.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Eberhard Hörmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Anticipated expiration legal-status Critical
Application granted granted Critical
Publication of DE3722716B3 publication Critical patent/DE3722716B3/en
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524Discriminating 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
    • G01S13/5242Discriminating 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 with means for platform motion or scan motion compensation, e.g. airborne MTI
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524Discriminating 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
    • G01S13/53Discriminating 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 performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/56Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2923Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods
    • G01S7/2927Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods by deriving and controlling a threshold value
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/415Identification of targets based on measurements of movement associated with the target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/32Shaping echo pulse signals; Deriving non-pulse signals from echo pulse signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/411Identification of targets based on measurements of radar reflectivity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Einem Zeitfenster, das die Dauer der Einhüllenden eines Rotorblattechosignals (Einzelblitz) überdeckt, werden sequentiell Abschnitte des empfangenen Echosignalzugs zugeführt, die zum einen mit einem nachgebilideten, zeitlich entsprechenden Rotorblatt-Echosignalabschnitt kreuzkorreliert und zum anderen hinsichtlich des jeweils vorliegenden Frequenzspektrums untersucht werden. Der Vergleich des Kreuzkorrelationsergebnisses mit einer Detektionsschwelle gibt an, ob es sich um ein Rotorblattecho handelt oder nicht. Nach Bildung der Einhüllenden des jeweiligen Frequenzspektrums erfolgt aufgrund des Bekanntseins charakteristischer Rotorblattechospektren eine Feststellung, ob es sich um das Spektrum eines Hubschrauberrotors handelt, und eine Klassifikation bezüglich der gerad-oder ungeradzahligen Blattzahl des Rotors. Anschließend kann noch die Periodizität der Rotorechos festgestellt werden. Die Erfindung ist zur raschen Hubschrauberentdeckung samt Klassifizierung vorgesehen, wobei eine hohe Falschalarmfestigkeit bei gutem kumulativen Entdeckungs- und Klassifizierungsverhalten erreicht wird.

Figure DE000003722716B3_0000
A time window covering the duration of the envelopes of a rotor blade echo signal (single flash) is sequentially supplied with sections of the received echo signal train, which are firstly cross-correlated with a post-subdued, correspondingly timed rotor blade echo signal section and examined on the other hand with regard to the respectively present frequency spectrum. The comparison of the cross-correlation result with a detection threshold indicates whether or not it is a rotor blade echo. After formation of the envelope of the respective frequency spectrum, a recognition of whether it is the spectrum of a helicopter rotor and a classification with respect to the even or odd number of blades of the rotor takes place due to the knowledge of characteristic rotor blade echo spectra. Subsequently, the periodicity of the rotor echoes can be determined. The invention is intended for rapid detection of helicopters, including classification, whereby a high false alarm strength is achieved with good cumulative detection and classification behavior.
Figure DE000003722716B3_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Pulsdoppler-Radarverfahren mit Maßnahmen zur Hubschrauberentdeckung und -klassifikation, bei dem die empfangenen Echoimpulssignale nach einer Festzeichenunterdrückung unter Verwendung einer Detektionsschwelle hinsichtlich des Vorliegens solcher Echoimpulssignale untersucht werden, die von Hubschraubern stammen, so daß sich diese Signale unter zusätzlicher Unterscheidung hinsichtlich Herkunft von Hubsschraubern mit gerad-oder ungeradzahliger Rotorblattanzahl gegenüber Signalen abgrenzen lassen, die nicht von Hubschraubern herrühren. Ein solches Radarverfahren ist aus US 4 275 369 bekannt, auf das später noch eingegangen wird.The invention relates to a pulse Doppler radar method with measures for helicopter detection and classification, in which the received echo pulse signals are examined after a hard character suppression using a detection threshold for the presence of such echo pulse signals derived from helicopters, so that these signals with additional distinction With regard to origin of helicopters with odd or even number of rotor blades, demarcate signals that do not originate from helicopters. Such a radar method is out US 4,275,369 which will be discussed later.

Die Radar-Echosignalsignaturen von Hubschraubern unterscheiden sich von denen anderer bewegter oder unbewegter Objekte durch eine charakteristische Radarechomodulation.The radar echo signal signatures of helicopters differ from those of other moving or stationary objects by a characteristic Radarechomodulation.

Während im allgemeinen die durch bewegte Teile (Geschwindigkeitsbereich bis über 200 m/s) erzeugten Frequenzanteile dieser Modulation auch mit üblichen MTI-Radarverfahren zu einer Entdeckung führen, ist eine Klassifikation als Hubschrauber und gegebenenfalls die Erkennung des jeweiligen Hubschraubertyps an die Auswertung spezifischer Eigenschaften des Radarechosignals gebunden.While in general the frequency components of this modulation produced by moving parts (speed range up to more than 200 m / s) also lead to a discovery with conventional MTI radar methods, a helicopter classification and possibly the recognition of the respective helicopter type is based on the evaluation of specific characteristics of the radar echo signal bound.

Da das Radarechosignal eines Hubschraubers in charakteristischer Weise durch die drehenden Teile, nämlich die Rotoren und deren Gestänge, moduliert ist, hängen die Modulationsfrequenzen direkt mit der Blattzahl und der Wellendrehzahl des jeweiligen Rotors zusammen. Die besonders wirksamen Rotorblätter besitzen, entsprechend langen Stabantennen, je nach Radarwellenlänge eine mehr oder weniger scharf gebündelte Richtstrahlcharakteristik, die mit der Rotorwellenfrequenz den Ort des Radargeräts überstreicht und durch die Radarimpulse abgetastet wird. Bei ungerader Blattzahl liefert jedes Blatt je Umdrehung zweimal, bei gerader Blattzahl jedes Blattpaar zweimal ein gebündeltes Echo also 2a oder a Echos, wenn a die Blattzahl ist.Since the radar echo signal of a helicopter is characteristically modulated by the rotating parts, namely the rotors and their linkages, the modulation frequencies are directly related to the number of blades and the shaft speed of the respective rotor. Depending on the radar wavelength, the particularly effective rotor blades have a more or less sharply focused directional beam characteristic, which sweeps over the location of the radar device with the rotor shaft frequency and is scanned by the radar pulses, corresponding to long rod antennas. If the number of sheets is odd, each sheet delivers twice per turn. If the number of sheets is even, each pair of sheets delivers a bundled echo twice, or 2a or a echo if a is the number of sheets.

Der zeitliche Abstand der Echos vom Haupt- und/oder Heckrotor ist ein Unterscheidungsmerkmal,ein weiteres ist die Form und Symmetrie der einzelnen Blattechospektren, d.h. ob bezogen auf die Hubschrauberzelle ein unsymmetrisches oder symmetrisches Echospektrum vorliegt.The time interval of the echoes from the main and / or tail rotor is a distinguishing feature, another is the shape and symmetry of the individual sheet echo spectra, i. E. whether an asymmetrical or symmetrical echo spectrum is present relative to the helicopter cell.

Der zeitliche Abstand zwischen den Rotorechos ist nur abhängig von der Rotorblattanzahl, der Blattlänge und der Rotordrehzahl und liegt für Hauptrotoren typisch zwischen 25 ms und 90 ms, für Heckrotoren zwischen 4 ms und 20 ms. Da die Blattechos zwar mit hoher Echoamplitude, aber nur für sehr kurze Zeit („Rotorblitz“) und in für eine Entdeckung ungünstig großen Abständen wiederkehren, die Heckrotorechos auch durch die Zelle abgeschattet sein können, muß ein Pulsdopplerradar, das klassifizieren soll, diesen Gegegebenheiten durch entsprechend lange Zielbeleuchtungszeiten (TOT) und eine ausreichend hohe Abtastrate angepaßt werden.The time interval between the rotor echoes is only dependent on the number of rotor blades, the blade length and the rotor speed and is typically between 25 ms and 90 ms for main rotors, and between 4 ms and 20 ms for tail rotors. Since the sheet echoes recur with high echo amplitude, but only for a very short time ("rotor flash") and unfavorably large distances for detection, the tail rotor echoes may also be shadowed by the cell, a pulse Doppler radar to classify must pass through these conditions correspondingly long target illumination times (TOT) and a sufficiently high sampling rate are adapted.

Werden kleinere Zielbeleuchtungszeiten gewählt, so ergibt sich eine geringere Wahrscheinlichkeit, daß der Rotor vom Radar genau zu dem Zeitpunkt abgetastet wird, zu dem er die aufgenommene Energie in der Richtung zum Radargerät kohärent zurückstreuen könnte, d.h. die vom Rotor kommenden Echosignale eine detektierbare Signalleistung aufweisen.If smaller target illumination times are chosen, the likelihood that the rotor will be scanned by the radar at precisely the time when it would coherently backscatter the energy absorbed in the direction of the radar, that is, is less likely. the echo signals coming from the rotor have a detectable signal power.

Kumulativ müssen dann mehrere Zielbeleuchtungszeiten bis zur Wiederkehr eines Echos betrachtet werden. Nach der ersten Erfassung eines charakteristischen Echos werden zeitliche Erwartungsräume definiert, die sich aus den nächsten Zielbeleuchtungszeiten ergeben, bei denen gleichzeitig Rotorechos möglich sind.Cumulatively then several target lighting times must be considered until the return of an echo. After the first detection of a characteristic echo, temporal expectation spaces are defined, which result from the next target illumination times at which rotor echoes are possible at the same time.

Im Zusammenhang mit der Hubschrauberklassifikation existieren mehrere Lösungsvorschläge. Ein Vorschlag (Deutsche Patentanmeldung P 36 00 827.3) erreicht eine Klassifikation als Hubschrauber durch Zeitbestimmung zwischen Hauptrotorechos, die als Einzelimpulse ohne Struktur definiert sind. Dabei ist die Mindestzielbeleuchtungszeit (TOT) mindestens gleich dem Einzelimpulsabstand. Eine Unterscheidung von Störimpulsen ist nur durch mehrfache Identifikation desselben Pulsechoabstandes möglich.There are several suggested solutions in connection with helicopter classification. A proposal (German Patent Application P 36 00 827.3) reaches a classification as a helicopter by time determination between main rotor echoes, which are defined as individual pulses without structure. The minimum target illumination time (TOT) is at least equal to the single pulse distance. A distinction of interference pulses is possible only by multiple identification of the same pulse echo distance.

Andere Vorschläge bestehen in einer Spektralanalyse mit hoher Auflösung und entsprechend langer zusammenhängender Zielbeleuchtungszeit (T0T). Für eine Auflösung der charakteristischen Frequenzen (Blatt und Wellenfrequenzen: einige Hz) sind Zielbeleuchtungszeiten in der Größenordnung von 1 Sekunde erforderlich.Other proposals include spectral analysis with high resolution and correspondingly long continuous target illumination time (T0T). For a resolution of the characteristic frequencies (leaf and wave frequencies: a few Hz) target illumination times of the order of 1 second are required.

Ein anderer Vorschlag ( US 4 275 396 ) erreicht die Hubschrauberentdeckung und eine Klassifizierung des Hubschraubertyps hinsichtlich gerad- oder ungeradzahliger Rotorblattanzahl durch Abstandsmessung der Rotorblitze im Zeitbereich, wobei nach einer speziellen Dopplerfilterung Signale ausgewertet werden, die einen bestimmten Schwellwert überschreiten.An other suggestion ( US 4,275,396 ) reaches the helicopter detection and a classification of the helicopter type with respect to even or odd number of rotor blades by distance measurement of the rotor flashes in the time domain, which are evaluated by a special Doppler filtering signals that exceed a certain threshold.

Aus DE 30 02 148 ist ein Verfahren zur Klassifizierung bewegter Ziele bekannt, bei dem in einem Korrelator das Echosignal mit den in einer Musterbank gespeicherten Musterfunktionen von Flugobjekten korreliert wird.Out DE 30 02 148 For example, a method for classifying moving targets is known in which the echo signal is correlated with the pattern functions of flying objects stored in a sample bank in a correlator.

Die vorgeschlagenen Verfahren lassen sich mit einer vernünftigen Datenerneuerungsrate bei konventionellen Rundsuchradareinrichtungen nicht vereinbaren. The proposed methods can not be reconciled with a reasonable data renewal rate with conventional circular search radars.

Aufgabe der Erfindung ist es, Pulsdopplerradarverfahren bekannter und geeigneter Art so zu ergänzen, daß sich eine Entdeckung und Klassifizierung von Hubschraubern mit minimalen Zielbeleuchtungszeiten erreichen läßt. Dabei soll eine hohe Aussagesicherheit erzielt werden.The object of the invention is to supplement Pulsdopplerradarverfahren known and suitable type so that a discovery and classification of helicopters can be achieved with minimal target illumination times. In this case, a high level of assurance is to be achieved.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabedadurch gelöst, daß aus dem empfangsseitig eintreffenden, von Festzeichen befreiten Pulsecho-Signalzug aufeinanderfolgende, sich jeweils über einen ersten und einen zweiten Zeitfensterbereich, die die Dauer der charakteristischen Einhüllenden eines Rotorblattechosignals (Rotorblitz) des Hubschraubers überdecken, erstreckende Signalabschnitte entnommen werden, daß zum einen jeweils für die während des ersten Zeitfensterbereichs auftretenden N1 Echoimpuls eines Signalabschnitts mit einem zeitlich entsprechenden Signalabschnitt eines nachgebildeten Rotorblattechosignals eine Kreuzkorrelation vorgenommen und nach einem Vergleich des jeweils vorliegenden Kreuzkorrelationsergebnisses mit der vom lokalen Rauschmittelwert abhängigen Detektionsschwelle entschieden wird, ob es sich beim jeweils aufgetretenen Signalabschnitt um ein Rotorblattechosignal handelt oder nicht, daß zum anderen jeweils für die während des zweiten Zeitfensterbereiches auftretenden N2 Echoimpulse eine Spektralanalyse vorgenommen wird und daß aus der Einhüllenden des sich für den jeweiligen zweiten Zeitfensterbereich ergebenden Frequenzspektrums Mittelwerte gebildet und dann untersucht werden, wobei der Abstand dieser Mittelwerte, einzeln und integral, bezogen auf den Rauschmittelwert der gleichen Radarauflösungszelle und/oder von Nachbarzellen, und die Änderung dieser Mittelwerte zur Unterscheidung der gesuchten charakteristischen Hubschrauberspektren von Spektren anderer Zielklassen und zur Unterscheidung zwischen Spektren herangezogen wird, die von Hubschraubern mit einer geradzahligen oder aber von solchen mit einer ungeradzahligen Anzahl von Rotorblättern stammen.According to the invention, this object is achieved by extracting from the receiving side arriving, freed of fixed signal Pulsecho signal train successive, each extending over a first and a second time window area, which cover the duration of the characteristic envelope of a rotor blade echo signal (rotor flash) of the helicopter, extending signal sections be that on the one hand for each occurring during the first time window range N1 echo pulse of a signal section with a temporally corresponding signal portion of a simulated rotor blade echo signal cross-correlation and after a comparison of the respective present cross-correlation result with the local noise mean value dependent detection threshold is decided whether it is each occurred signal portion is a rotor blade echo signal or not, on the other hand for each during the second time window area a A spectrum analysis is performed on the N2 echo pulses and that envelopes of the frequency spectrum resulting for the respective second time window range are averaged and then examined, the distance of these mean values, individually and integrally, based on the noise average of the same radar resolution cell and / or neighboring cells and that the change in these averages is used to distinguish the desired characteristic helicopter spectra from spectra of other target classes and to discriminate between spectra originating from helicopters with an even number or that with an odd number of rotor blades.

Der Zeitfensterbereich T2, der einer Spektralanalyse zugeordnet ist, ist viel größer, als er für die Korrelation erforderlich ist, da die notwendige spektrale Auflösung durch 1/T definiert ist (T = Zeitfensterdauer). Der zweite Zeitfensterbereich T2 ist etwa 10-mal länger als der erste Zeitfensterbereich T1.The timeslot area T2 , which is assigned to a spectral analysis, is much larger than required for the correlation, since the necessary spectral resolution is defined by 1 / T (T = time window duration). The second time slot area T2 is about 10 times longer than the first timeslot area T1 ,

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht somit darin, geeignete Radars durch eine Kombination von Signalverarbeitungsverfahren so zu ergänzen, daß bei minimaler Zielbeleuchtungszeit (TOT) mit jeder Echoblitzentdeckung zunächst eine Klassifikation anfällt, die aufgrund der Einzelblitzverarbeitung im Spektralbereich auch noch die Aussage liefert, ob es sich um einen Hubschrauber mit gerad- oder ungeradzahliger Rotorblattzahl handelt. Die Verifikation und die Klassifikation des Hubschraubertyps erfolgt mit einer Blitzabstandsmessung im Zeitbereich. Der Einzelblitzdetektor nach der Erfindung unterscheidet zwischen Störimpulsen und Rotorechos anhand der charakteristischen Form und Dauer der Einzelblitze. Hauptrotorechos und Heckrotorechos - unterschieden durch die enthaltenen Modulationsfrequenzen, ihre Echoform und -länge - werden im Zeitbereich für die Blitzabstandsmessung getrennt verarbeitet. Einzelblitzdetektion und grundsätzlich auch die Blitzabstandsbestimmung im Zeit- wie Frequenzbereich sind redundant. Die Verknüpfung ergibt die erhöhte Aussagesicherheit.The essential idea of the invention is thus to supplement suitable radars by a combination of signal processing methods such that with minimum target illumination time (TOT), each echo flash detection first results in a classification which, because of the single-flash processing in the spectral range, also provides the statement as to whether it is is a helicopter with even or odd number of rotor blades. The verification and classification of the helicopter type is done with a flash distance measurement in the time domain. The single-flash detector according to the invention distinguishes between glitches and rotor echoes on the basis of the characteristic shape and duration of the individual flashes. Main rotor echoes and tail rotor echoes - differentiated by the included modulation frequencies, their echo shape and length - are processed separately in the time range for the flash distance measurement. Single-flash detection and in principle also the determination of the flash distance in the time and frequency domain are redundant. The link gives the increased reliability.

Nach einer Abschätzung des zeitlichen Rotorechoabstandes läßt sich der mittlere Blitzabstand nach mehreren beobachteten Blitzen auch dann z.B. nach einem Prädiktor-Korrektor-Verfahren errechnen, wenn Blitze in einzelnen Erwartungsfenstern nicht entdeckt werden konnten.After estimating the temporal rotor echo distance, the average flash distance after several flashes observed can then also be determined e.g. calculate according to a predictor-corrector procedure, if lightning could not be detected in individual expectation windows.

Ein Zuverlässigkeitskriterium (Varianz) kann angegeben werden.A reliability criterion (variance) can be specified.

Es läßt sich bei der Signalverarbeitung sowohl das Hauptrotorecho als auch das Heckrotorecho auswerten, das bei Beleuchtung der Rotationsebene von der Rotationsachse her nur amplitudenmoduliert, unter allen anderen Aspektwinkeln auch phasenmoduliert ist und zwar mit maximaler Phasenmodulation bei Beleuchten des Hubschraubers in der Rotationsebene des Heckrotors.In the signal processing, both the main rotor echo and the tail rotor echo can be evaluated, which is only amplitude modulated when the plane of rotation is illuminated from the rotational axis, is also phase-modulated under all other aspect angles, with maximum phase modulation when the helicopter illuminates in the plane of rotation of the tail rotor.

Die phasenmodulierte Komponente der Heckrotorechos kann über einen großen Aspektwinkel aufgefaßt werden, da die dazugehörende Antennencharakteristik der Heckrotorflügel in der Azimutebene schwach gebündelt ist. Ihr Spektrum wird wie die des Hauptrotorechos mit Hilfe einer Filterbank detektiert.The phase-modulated component of the Heckrotorechos can be understood over a large aspect angle, since the associated antenna characteristic of the tail rotor blades is weakly bundled in the azimuth plane. Their spectrum is detected like that of the main rotor echo with the help of a filter bank.

Die durch den Heckrotor verursachte Amplitudenmodulation ist nach Abspaltung durch ein Tiefpaß-Filter passender Grenzfrequenz über eine Korrelation auf aufeinanderfolgende Echos untersuchbar, in Analogie zum Blitzdetektor für den Hauptrotor. Der phasenmodulierte Anteil wird behandelt wie derjenige des Hauptrotors.The amplitude modulation caused by the tail rotor can be examined after splitting off by a low-pass filter of suitable cut-off frequency via a correlation to successive echoes, in analogy to the lightning detector for the main rotor. The phase modulated component is treated as that of the main rotor.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vier Figuren erläutert. Es zeigen

  • 1 die Zeitfunktion der Einhüllenden eines beispielsweise empfangenen Signalzuges,
  • 2 das Frequenzspektrum zu einem Zeitfensterbereich T2, in dem ein Hubschrauber-Echosignal vorliegt, hier ohne Festzeichenunterdrückung (MTI) gezeigt,
  • 3 die Zeitfunktion eines nachgebildeten Rotorblattechosignals eines Hubschraubers, das zur Korrelation benutzt wird,
  • 4 eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in Blockschaltbildform.
The invention will be explained below with reference to four figures. Show it
  • 1 the time function of the envelope of a signal train received, for example,
  • 2 the frequency spectrum to a time window area T2 in which a helicopter Echo signal is present, here shown without hard-character suppression (MTI),
  • 3 the time function of a simulated rotor blade echo signal of a helicopter used for correlation
  • 4 an arrangement for carrying out the method according to the invention in block diagram form.

In 1 ist ein Beispiel einer Zeitfunktion der Einhüllenden eines empfangenen Signalzuges dargestellt. Dabei bildet T1 die Dauer eines Zeitfensterbereiches, der über das eintreffende Signal geschoben wird. Δt ist derjenige Zeitbereich, während dem in diesem Beispiel Echoimpulse eines Rotorblitzes mit nennenswerter Leistung einfallen. Während des Zeitfensterbereiches T1treten N1 Echoimpulse auf. T1 geht aus 3 hervor.In 1 an example of a time function of the envelope of a received signal train is shown. It forms T1 the duration of a time window area, which is pushed over the incoming signal. .delta.t is the time range during which occur in this example echo pulses of a rotor flash with significant power. During the time window area T1 occur N1 Echo pulses on. T1 comes from 3 out.

In 2 ist das zu einem Zeitfensterbereich T2 gehörende Frequenzspektrum dargestellt. Dabei ist PRF die Pulswiederholfrequenz eines geeigneten Radars, R der Rauschmittelwert außerhalb des Blattechospektrums und B der Frequenzbereich des Blattspektrums, wobei die zentrale Spitze S im wesentlichen von der Hubschrauberzelle und das darunter liegende schmale Plateau F vom Rotorkopf gebildet werden. Die Darstellung ist ohne Festzeichenunterdrückung (MTI). T2 geht aus 1 hervor.In 2 is that to a timeslot area T2 belonging frequency spectrum shown. It is PRF the pulse repetition frequency of a suitable radar, R the noise average outside the sheet echo spectrum and B the frequency range of the leaf spectrum, with the central peak S essentially from the helicopter cell and the underlying narrow plateau F be formed by the rotor head. The representation is without mark suppression ( MTI ). T2 comes from 1 out.

In 3 ist ein Beispiel einer Zeitfunktion eines nachgebildeten Rotorblattechosignals eines Hubschraubers dargestellt. Diese Zeitfunktion gilt für den Zeitfensterbereich T1 und dient zur Kreuzkorrelation mit dem jeweils während des Zeitfensterbereichs T1 vorliegenden Ausschnitt des empfangenen Signalzuges. Die charakteristische Zeitfunktion ist zeitlich nicht konstant. Daher ist ein Satz unterschiedlicher Replica-Funktionen erforderlich. Die Korrrelationslänge kann bis auf den Zeitabschnitt Δt eingeschränkt werden, d.h. die Rotorechodauer zwischen den ersten Nullstellen der Rotorechocharakteristik. Die Funktion im Zeitabschnitt Δt entspricht im Beispiel etwa der Funktion sin x/x.In 3 an example of a time function of a simulated rotor blade echo signal of a helicopter is shown. This time function applies to the time window area T1 and serves to cross-correlate with each during the time-window area T1 present section of the received signal train. The characteristic time function is not constant over time. Therefore, a set of different replica functions is required. The length of the correlation can be restricted to the time interval Δt , ie the rotor echo duration between the first zeros of the rotor choke characteristic. The function in the time interval Δt in the example corresponds approximately to the function sin x / x.

Mit dem durch die Erfindung gegebenen Verfahren einer Spektralanalyse kurzer Zeitabschnitte T2 mit je N2 Echoimpulsen in vorzugsweise K sich überlappenden Pulsgruppen wird immer nur ein Rotorblitz verarbeitet. Mit einer den N2 Echoimpulsen entsprechenden Anzahl von N2 Filtern können Ziele mit kleiner Bandbreite des Dopplerechos (z.B. Flugzeuge, Clutter) von Zielen mit großer Bandbreite (Hubschrauber) unterschieden werden.With the given by the invention method of spectral analysis of short periods of time T2 each N2 Echo pulses in preferably K overlapping pulse groups, only one rotor flash is processed. With a the N2 Echo pulses corresponding number of N2 Filters can be used to distinguish low bandwidth targets of the Doppler echo (eg, aircraft, clutter) from high bandwidth targets (helicopters).

Dazu ist auf Kosten des Signal-Rauschabstandes eine relativ gute spektrale Auflösung erforderlich, die bei optimaler Verarbeitung der wenigen tatsächlich vom Rotor kohärent empfangenen, eine detektierbare Signalleistung aufweisenden n Echoimpulse nicht gegeben wäre. Jedoch können beiderseits der erwarteten n Rotorechos mit nennenswerter Leistung die echten Abtastwerte, die im wesentlichen nur noch zum Rauschen beitragen, durch N2 n 2

Figure DE000003722716B3_0001
Nullen ersetzt werden.For this purpose, a relatively good spectral resolution is required at the expense of the signal-to-noise ratio, which would not be given optimal processing of the few actually received by the rotor coherent, a detectable signal power having n echo pulses. However, on both sides of the expected n rotor echoes of appreciable power, the true samples, which essentially only contribute to the noise, can pass through N2 - n 2
Figure DE000003722716B3_0001
Zeros are replaced.

Im einzelnen ergibt sich bei der Spektralanalyse folgender Ablauf:In detail, the following procedure results in the spectral analysis:

Durch die bereits erwähnte, sich überlappende Verarbeitung werden die n Abtastwerte des Rotorechos grob auf die Mitte einer Gruppe von N2 Abtastwerten zentriert, die sich über den Zeitfensterbereich T2 ausdehnen. Dies ist erforderlich, da andernfalls durch die Wichtungsfunktion die wenigen Echos, die die Rotormodulation enthalten, unterdrückt würden.By the overlapping processing already mentioned, the n samples of the rotor echo are roughly centered on the center of a group of N2 samples that span the time window area T2 expand. This is necessary because otherwise the weighting function would suppress the few echoes that contain the rotor modulation.

Die anschließende Spektralzerlegung führt bei komplexer Transformation für Rotoren mit ungerader Blattzahl zu einem unsymmetrischen Spektrum auf einer Seite des Dopplerechos der Hubschrauberzelle, für Rotoren mit gerader Blattzahl zu einem, je nach den Reflexionseigenschaften der Vorder- und Rückkante des Rotorblattes, mehr oder weniger unsymmetrischen Spektrum auf beiden Seiten des „Zellenechos“ S. Die Spektren sind bandbegrenzt. Die Einhüllende jedes Spektrums liefert bei passender Verarbeitung die Aussage, ob der entdeckte Hubschrauber eine gerade oder ungerade Rotorblattzahl aufweist. Eine Signal/ Rausch-Verbesserung bzw. eine Glättung des Spektrums kann durch Nachintegration mehrerer Einzelspektren erzielt werden. Dabei sind die Spektren zu den alternierenden Echos von Vorder- und Rückkante eines Rotorblatts getrennt voneinander zu integrieren, wenn die die gerade oder ungerade Rotorblattzahl betreffende Information nicht verloren gehen soll.The subsequent spectral decomposition, with complex transformation for odd numbered rotors, results in an asymmetric spectrum on one side of the helicopter cell's Doppler echo, for even number rotors, more or less unbalanced spectrum depending on the reflective properties of the leading and trailing edges of the rotor blade both sides of the "cell echo" S. The spectra are band-limited. The envelope of each spectrum provides, if properly processed, whether the discovered helicopter has an even or odd number of rotor blades. A signal / noise improvement or a smoothing of the spectrum can be achieved by re-integration of several individual spectra. In this case, the spectra for the alternating echoes of the front and rear edge of a rotor blade are to be integrated separately from one another if the information concerning the even or odd rotor blade number is not to be lost.

Die Aussage „Hubschrauberecho“ oder „anderes Echo“ wird durch einen Detektor für die Einhüllende des Spektrums mit folgenden Eigenschaften ermöglicht: The statement "helicopter echo" or "other echo" is made possible by a spectral envelope detector having the following properties:

Nach ausreichender Glättung der Spektren entweder durch ein von vornherein geeignetes Berechnungsverfahren (z.B. autoregressive Spektralschätzung mit geeigneten Parametern) oder durch Fouriertransformation mit nachträglicher Glättung über Mittelwertbildungen wird der Abstand zwischen der Einhüllenden unterhalb der Bandgrenze fg des Rotorechos verglichen mit dem Rauschmittelwert oberhalb der Bandgrenze fg oder dem Rauschmittelwert - oberhalb der Grenzfrequenz der Rotorkopfanteile - von Spektren, die zeitlich zwischen den Blattechos liegen. Vorausgesetzt wird hierbei, daß die Abtastfrequenz höher als die Frequenz 2 fg liegt. Außerdem wird der Gradient der Leistungsdichte über der Frequenz in kurzen Abschnitten Δf beiderseits der Hubschrauberzellenlinie, die jeweils die Leistungsmittelwerte mehrerer Filter enthalten, ermittelt. Die Abschnitte Δf liegen sequentiell oder überlappend. Ein näherungsweise gleichbleibender Gradient für f < fg und f > fg in Verbindung mit dem Abstand der Mittelwerte liefert die gewünschte Aussage. Das Verfahren ist für Schwebeflug und Marschflug in gleicher Weise geeignet. Im Marschflug wird die Dopplerfrequenz der Zelle additiv berücksichtigt.After sufficient smoothing of the spectra either by a previously suitable calculation method (eg autoregressive spectral estimation with suitable parameters) or by Fourier transformation with subsequent smoothing over averaging, the distance between the envelope becomes below the band limit f g of the rotor echo compared to the noise average above the band limit f g or the average noise level - above the cut-off frequency of the rotor head portions - of spectra which lie temporally between the sheet echoes. It is assumed here that the sampling frequency is higher than the frequency 2 f g lies. In addition, the gradient of power density versus frequency is determined in short sections .DELTA.f on either side of the helicopter cell line, each containing the power averages of several filters. The sections Δf are sequential or overlapping. An approximately constant gradient for f <f g and f> f g in conjunction with the distance of the mean values yields the desired statement. The method is equally suitable for hover and cruise flight. In cruise flight, the Doppler frequency of the cell is considered additively.

Die vorstehende Analyse des Frequenzspektrums wird nach der Erfindung durch eine unabhängige Detektion der Rotorblattechos und deren Periodizität im Zeitbereich ergänzt.The above analysis of the frequency spectrum is supplemented according to the invention by an independent detection of the rotor blade echoes and their periodicity in the time domain.

Zur Verbesserung des Signal-Rauschabstandes und zur Unterdrückung nicht zu Rotorechos passender Echoformen wird zwischen aufeinanderfolgenden, sich zeitlich überlappenden Ausschnitten des empfangenen Signalzuges (1) und dem zeitlichen Ausschnitt des nachgebildeten Rotorechos (3) zunächst die erwähnte Kreuzkorrelation durchgeführt. Dabei kann auch gegebenenfalls zwischen Haupt- und Heckrotorechosignalen unterschieden werden.In order to improve the signal-to-noise ratio and to suppress echo formations which do not correspond to rotor echoes, successive overlapping sections of the received signal train (FIG. 1 ) and the temporal excerpt of the simulated rotor echo ( 3 ) first carried out the mentioned cross-correlation. It can also be differentiated between main and Heckrotorechosignalen if necessary.

Diese Korrelation wird für beide Quadraturkanäle bei komplexer Verarbeitung durchgeführt.This correlation is performed for both quadrature channels in complex processing.

Nach passender Weiterverarbeitung, z.B. Summation der Quadraecho-Kreuzkorrelationsfunktion mit einer vom lokalen Rauschmittelwert abhängigen Schwelle kann die charakteristische Periode der Rotorechos geschätzt und mit bekannten Periodizitäts-Daten von Hubschraubern unterschiedlichen Typs verglichen werden.After suitable further processing, e.g. Summing the quadraecho cross-correlation function with a local noise average dependent threshold, the characteristic period of the rotor echoes can be estimated and compared to known periodicity data from helicopters of different types.

Nach einer Erstdetektion lassen sich Erwartungsräume für mögliche Echoabstände auf wiederkehrende Echos bei verringerter Detektionsschwelle absuchen. Die Veränderung der Detektionsschwelle wird vorteilhaft abhängig vom Signal-Rauschabstand gemacht.After a first detection, expectation spaces for possible echo distances can be searched for recurring echoes at a reduced detection threshold. The change in the detection threshold is advantageously made dependent on the signal-to-noise ratio.

In 4 ist in Blockschaltbildform eine Anordnung zur Durchführung des Signalverarbeitungsverfahrens nach der Erfindung dargestellt. Mit dieser Anordnung wird durch Verknüpfung beider Teilverfahren eine hohe Falschalarmfestigkeit bei gutem kumulativen Entdeckungs- und Klassifizierungsverhalten erreicht. Der Ausfall einzelner Informationen wird durch entsprechend längere Auswertung der jeweils verbleibenden ersetzt.In 4 is shown in block diagram form an arrangement for carrying out the signal processing method according to the invention. With this arrangement, by combining both sub-processes a high false alarm resistance is achieved with good cumulative detection and classification behavior. The failure of individual information is replaced by a correspondingly longer evaluation of the remaining one.

Die empfangenen Echosignale werden über zwei Quadraturkanäle I und Q einer Einrichtung 1 zur Festzeichenunterdrückung (MTI) zugeführt. Der Einrichtung 1 folgt zur Spektralanalyse ein beispielsweise durch eine Filterbank gebildeter FM-Detektor 2. Der Einrichtung 1 sind außerdem zwei Korrelatoren 3a und 3b nachgeschaltet, mit denen die Kreuzkorrelation zur Analyse im Zeitbereich erfolgt. Als Vergleichssignale dienen die nachgebildeten Echosignale (Replica) von Rotorblättern (Haupt- und Heckrotoren). Da die Zeitfunktion für das Heckrotorecho durch die Festzeichenunterdrückungseinrichtung (MTI) 1 zumindest in reiner Seitenansicht teils unterdrückt werden würde (keine Phasenmodulation), muß ein Zeitfunktionsvergleich mit einer Replica-Funktion vor dem MTI bzw., wie in 4 dargestellt, des MTI-Festzeichenanteils (f < fgMTI) mit einer Replica-Funktion durchgeführt werden. Dazu dient der AM-Detektor-Korrelator 3b. Der Bewegtzeichenanteil am Ausgang der MTI-Einrichtung 1 mit f ≥ fgMTI wird dem Korrelator 3a zugeführt. Im Korrelator 3a erfolgt in erster Linie eine Kreuzkorrelation mit Hauptrotor-Replica. Auch der Heckrotor liefert nahezu immer FM-modulierte Echos. Im AM-Detektor-Korrelator 3b lassen sich außer den Heckrotor-AM-Anteilen auch AM-Hauptrotor-Anteile kreuzkorrelieren, nämlich insoweit, als Fluglagen eines Hubschraubers denkbar sind, die zu einer dopplerfrequenzfreien Modulation führen würden. Dem FM-Detektor 2 und den Korrelatoren 3a und 3b ist ein Schwellenwertdetektor 4 mit Klassifikator nachgeschaltet. Hierin wird zum einen die Einhüllende des Spektrums über jeweils einen Zeitfensterbereich erzeugt, so daß eine Klassifikation dahingehend vorgenommen werden kann, ob es sich beim untersuchten Signalzugausschnitt um denjenigen eines Hubschraubers handelt oder nicht. Eine Information hinsichtlich gerader oder ungerader Blattzahl läßt sich ebenfalls detektieren. Zum anderen erfolgt im Detektor 4 auch die Weiterverarbeitung hinsichtlich der Analyse im Zeitbereich und zwar z.B. die Summierung der Quadraturkanäle, Betragsbildung und Spitzenwertdetektion der Rotorecho-Kreuzkorrelationsfunktion mit einer vom lokalen Rauschmittelwert abhängigen Schwelle. Dem Detektor 4 folgt ein Kennzeichengenerator 5, mit dem sich das als Hubschrauber identifizierte Ziel mit einer Information über die gerade oder ungerade Blattzahl kennzeichnen läßt.The received echo signals are via two quadrature channels I and Q a facility 1 for sign suppression ( MTI ). The device 1 For spectral analysis follows an FM detector formed, for example, by a filter bank 2 , The device 1 are also two correlators 3a and 3b downstream, with which the cross-correlation for analysis in the time domain takes place. As a comparison signals serve the simulated echo signals (replica) of rotor blades (main and tail rotors). Since the time function for the tail rotor echo by the hard character suppression device ( MTI ) 1 at least in a pure side view would be suppressed (no phase modulation), a time function comparison with a replica function before MTI or, as in 4 shown, the MTI Fixed part (f <f gMTI ) with a replica function. This is done by the AM detector correlator 3b , The moving-sign portion at the output of the MTI device 1 with f ≥ f gMTI becomes the correlator 3a fed. In the correlator 3a Primarily a cross correlation with main rotor replica takes place. The tail rotor also almost always delivers FM-modulated echoes. In the AM detector correlator 3b can be cross-correlated in addition to the tail rotor AM shares and AM main rotor shares, namely in so far as the flight of a helicopter are conceivable that would lead to a Doppler frequency-free modulation. The FM detector 2 and the correlators 3a and 3b is a threshold detector 4 followed by classifier. Herein, on the one hand, the envelope of the spectrum is generated over a respective time window range, so that a classification can be made as to whether or not the examined signal traction excerpt is that of a helicopter. Information regarding even or odd number of sheets can also be detected. On the other hand takes place in the detector 4 also the further processing with regard to the analysis in the time domain and that for example the summation of the quadrature channels, magnitude formation and peak detection of the rotor echo cross-correlation function with a local noise average value dependent threshold. The detector 4 followed by a license plate generator 5 with which the target identified as a helicopter can be identified with information about the even or odd number of sheets.

Die Feststellung des jeweils vorliegenden Hubschraubertyps kann im Detektor 4 ebenfalls vorgenommen werden und zwar aufgrund einer Rotorblitzabstandsmessung, da die typischen Periodizitäten unterschiedlicher Hubschraubertypen im allgemeinen bekannt sind und deswegen zum Vergleich herangezogen werden können. Auch der Hubschraubertyp läßt sich dann über den Kennzeichengenerator 5 kennzeichnen.The determination of each available helicopter type can in the detector 4 also be made due to a Rotorblitzabstandsmessung, since the typical periodicities of different types of helicopters are generally known and therefore can be used for comparison. The helicopter type can also be via the license plate generator 5 mark.

Claims (10)

Pulsdoppler-Radarverfahren mit Maßnahmen zur Hubschrauberentdeckung und -klassifikation, bei dem die empfangenen Echoimpulssignale nach einer Festzeichenunterdrückung unter Verwendung einer Detektionsschwelle hinsichtlich des Vorliegens solcher Echoimpulssignale untersucht werden, die von Hubschraubern stammen, so daß sich diese Signale unter zusätzlicher Unterscheidung hinsichtlich Herkunft von Hubsschraubern mit gerad-oder ungeradzahliger Rotorblattanzahl gegenüber Signalen abgrenzen lassen, die nicht von Hubschraubern herrühren, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem empfangsseitig eintreffenden, von Festzeichen befreiten Pulsecho-Signalzug aufeinanderfolgende, sich jeweils über einen ersten und einen zweiten Zeitfensterbereich (T1 bzw. T2), die die Dauer der charakteristischen Einhüllenden eines Rotorblattechosignals (Rotorblitz) des Hubschraubers überdecken, erstreckende Signalabschnitte entnommen werden, daß zum einen jeweils für die während des ersten Zeitfensterbereichs (T1) auftretenden N1 Echoimpulse eines Signalabschnitts mit einem zeitlich entsprechenden Signalabschnitt eines nachgebildeten Rotorblattechosignals eine Kreuzkorrelation vorgenommen und nach einem Vergleich des jeweils vorliegenden Kreuzkorrelationsergebnisses mit der vom lokalen Rauschmittelwert abhängigen Detektionsschwelle entschieden wird, ob es sich beim jeweils aufgetretenen Signalabschnitt um ein Rotorblattechosignal handelt oder nicht, daß zum anderen jeweils für die während des zweiten Zeitfensterbereiches (T2) auftretenden N2 Echoimpulse eine Spektralanalyse vorgenommen wird und daß aus der Einhüllenden des sich für den jeweiligen zweiten Zeitfensterbereich (T2) ergebenden Frequenzspektrums Mittelwerte gebildet und dann untersucht werden, wobei der Abstand dieser Mittelwerte, einzeln und integral, bezogen auf den Rauschmittelwert der gleichen Radarauflösungszelle und/oder von Nachbarzellen, und die Änderung dieser Mittelwerte zur Unterscheidung der gesuchten charakteristischen Hubschrauberspektren von Spektren anderer Zielklassen und zur Unterscheidung zwischen Spektren herangezogen wird, die von Hubschraubern mit einer geradzahligen oder aber von solchen mit einer ungeradzahligen Anzahl von Rotorblättern stammen. A pulse Doppler radar method comprising measures for helicopter detection and classification, wherein the received echo pulse signals after a hard-character suppression using a detection threshold for existence such echo pulse signals are derived from helicopters, so that these signals can be distinguished with additional distinction with respect to origin of helicopters with odd or even number of rotor blades against signals that do not originate from helicopters, characterized in that from the receiving side, arriving from hard tags liberated Pulsecho signal train successive, each over a first and a second time window area (T1 or T2), which cover the duration of the characteristic envelope of a rotor blade (rotor flash) of the helicopter, extending signal sections are removed, firstly for each during the first time window region (T1) occurring N1 echo pulses of a signal section with a temporally corresponding signal portion of a simulated rotor blade echo signal cross-correlation and after a comparison of the respective present Kr euzkorrelationsergebnisses is decided with the dependent on the local noise average detection threshold, whether or not the respective signal section is a rotor blade echo signal that on the other for the N2 echo pulses occurring during the second time window area (T2) a spectral analysis is performed and that of the envelope averages are formed and then examined for the frequency spectrum resulting from the respective second time-window region (T2), the distance of these mean values, individually and integrally with respect to the noise mean value of the same radar resolution cell and / or neighboring cells, and the change of these mean values for distinguishing the characteristic helicopter spectra of spectra of other target classes and to differentiate between spectra used by helicopters with an even numbered or even those with an odd number of roto come from. Pulsdoppler-Radarverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Detektion die charakteristische Periode der Rotorblattechosignale festgestellt und mit diesbezüglich bekannten Hubschrauberdaten verglichen wird.Pulse Doppler radar method according to Claim 1 , characterized in that following the detection, the characteristic period of the rotor blade echo signals is detected and compared with known helicopter data. Pulsdoppler-Radarverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an eine Erstdetektion Erwartungsräume für mögliche Echoabstände auf wiederkehrende Echosignale bei verringerter Detektionsschwelle abgesucht werden.Pulse Doppler radar method according to Claim 1 or 2 , characterized in that following a first detection expectation spaces for possible echo intervals are searched for recurrent echo signals at a reduced detection threshold. Pulsdoppler-Radarverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Detektionsschwelle vom Signal-Rauschabstand abhängig gemacht wird.Pulse Doppler radar method according to Claim 3 , characterized in that the change of the detection threshold is made dependent on the signal-to-noise ratio. Pulsdoppler-Radarverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die sich jeweils über einen Zeitfensterbereich erstreckenden Signalabschnitte sequentiell überlappen, so daß gewährleistet ist, daß bei der Zeitfensterverschiebung die zu einem Rotorblattechosignal gehörenden n Echoimpulse auch einmal etwa im mittleren Bereich des Zeitfensters liegen.Pulse Doppler radar method according to Claim 1 , characterized in that overlap each extending over a time window region signal portions sequentially, so as to ensure that in the time window shift belonging to a Rotorblattechosignal n echo pulses are also once approximately in the central region of the time window. Pulsdoppler-Radarverfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß alternierend jedes (2k - 1)-te Spektrum und jedes 2k-te Spektrum nachintegriert wird, wobei k = 1, 2, 3, ... beträgt.Pulse Doppler radar method according to Claim 1 or 5 , characterized in that each (2k - 1) th spectrum and every 2k th spectrum is alternately re-integrated, where k = 1, 2, 3, .... Pulsdoppler-Radarverfahren nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektren vorgeglättet werden und zwar entweder durch ein geeignetes Berechnungsverfahren, z.B. die passende autoregressive Spektralschätzung mit geeigneten Parametern oder durch Fouriertransformation mit nachgeschalteter Mittelwertbildung.Pulse Doppler radar method according to one of Claims 1 . 5 or 6 , characterized in that the spectra are pre-smoothed either by a suitable calculation method, eg the appropriate autoregressive spectral estimation with suitable parameters or by Fourier transformation with downstream averaging. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die empfangenen Echoimpulssignale über zwei Quadraturkanäle (I, Q) einer Einrichtung (1) zur Festzeichenunterdrückung zugeführt sind, der zum einen zur Spektralanalyse ein beispielsweise durch eine Filterbank gebildeter FM-Detektor (2) und ein die Einhüllende des Spektrums erzeugender Schwellenwertdetektor (4) mit Klassifikator nachgeschaltet sind und der zum anderen zur Kreuzkorrelalationserzeugung im Zeitbereich zwei den Bewegtzeichen- (f ≥ fgMTI) bzw. den Festzeichenanteil (f < fgMTI) aufnehmende Korrelatoren (3a, b) nachgeschaltet sind, an denen außerdem als Replica mindestens ein zur Kreuzkorrelationsbildung erforderliches, nachgebildetes Rotorblattechosignal ansteht, und daß den Korrelatoren mit einem zweiten bzw. dritten Eingang der hinsichtlich seines Schwellenwerts vom lokalen Rauschmittelwert abhängige Schwellenwertdetektor (4) folgt, dem das Kreuzkorrelationsergebnis eingegeben und dem bei Uberschreiten des Detektionsschwellwerts ein das Vorliegen eines Hubschraubers angebendes Signal entnommen wird.Arrangement for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that the received echo pulse signals are fed via two quadrature channels (I, Q) to a device (1) for solid-state suppression, the one for spectral analysis, for example, an FM detector formed by a filter bank (2) and an envelope of the spectrum generating threshold detector (4) are followed by the classifier and the other for cross-correlation generation in the time domain two the motion sign (f ≥ f gMTI ) or the fixed-component (f <f gMTI ) receiving correlators (3a , b) are connected downstream of which at least one simulated rotor blade echo signal required for cross-correlation formation is present, and in that the correlators follow with a second or third input the threshold value detector (4) which is dependent on its local noise average threshold value, to which the crossbar input orrelationsergebnis and the exceeding of the detection threshold value indicating the presence of a helicopter signal is removed. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß im Schwellenwertdetektor (4) eine Einrichtung zur Rotorblitzzeitabstandsmesasung vorgesehen ist und daß in diesem Detektor zur-Verifikation und Klassifikation des jeweils vorliegenden Hubschraubertyps eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, in welcher die gemessenen Zeitabstände mit den speziellen charakteristischen Periodizitäten unterschiedlicher Hubschraubertypen verglichen werden. Arrangement according to Claim 8 , Characterized in that in the threshold detector (4) is a device for Rotorblitzzeitabstandsmesasung provided and that a comparison device is provided in this detector for verification and classification of each of the present type of helicopter, in which the measured time intervals are compared with the special characteristic periodicities of different types of helicopters. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß dem Schwellenwertdetektor (4) ein Kennzeichengenerator (5) nachgeschaltet ist.Arrangement according to Claim 8 , characterized in that the threshold value detector (4) is followed by a number plate generator (5).
DE3722716.5A 1987-07-09 1987-07-09 Pulsdopller radar method Expired - Lifetime DE3722716B3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3722716 1987-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3722716B3 true DE3722716B3 (en) 2019-08-14

Family

ID=67400233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3722716.5A Expired - Lifetime DE3722716B3 (en) 1987-07-09 1987-07-09 Pulsdopller radar method

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3722716B3 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112782659A (en) * 2019-11-08 2021-05-11 立积电子股份有限公司 Radar and background component updating method of radar echo signal
CN114236489A (en) * 2021-11-26 2022-03-25 西安电子工程研究所 Hovering gyroplane detection method under motion platform

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275396A (en) 1979-10-12 1981-06-23 Jacomini Omar J Helicopter rotating blade detection system
US4275369A (en) 1978-08-02 1981-06-23 Alps Electric Co., Ltd. Filter for microwaves
DE3002148A1 (en) 1980-01-22 1981-10-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Moving target classification using Doppler radar - standardising video signals from echo signals and frequency values of give Doppler frequency

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275369A (en) 1978-08-02 1981-06-23 Alps Electric Co., Ltd. Filter for microwaves
US4275396A (en) 1979-10-12 1981-06-23 Jacomini Omar J Helicopter rotating blade detection system
DE3002148A1 (en) 1980-01-22 1981-10-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Moving target classification using Doppler radar - standardising video signals from echo signals and frequency values of give Doppler frequency

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112782659A (en) * 2019-11-08 2021-05-11 立积电子股份有限公司 Radar and background component updating method of radar echo signal
CN112782659B (en) * 2019-11-08 2024-05-31 立积电子股份有限公司 Method for updating background component of radar and radar echo signal
CN114236489A (en) * 2021-11-26 2022-03-25 西安电子工程研究所 Hovering gyroplane detection method under motion platform
CN114236489B (en) * 2021-11-26 2024-05-24 西安电子工程研究所 Hovering gyroplane detection method under motion platform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3161517B1 (en) Method for locating an object using an fmcw radar
DE69720870T2 (en) Method and device for target acquisition for Doppler radar devices using broadband, unique pulses
DE102008014786B4 (en) Method for determining the level of background noise and radar for use of the method and an interference detection device
DE69714956T2 (en) Obstacle detection radar, especially for vehicles
EP1325350B2 (en) Method and device for determining separation and relative speed of a distant object
DE112007003175B4 (en) Electronically scanning radar system
DE69309335T2 (en) Distance measurement, detection and resolution in a radar system using frequency-modulated waveforms with multiple slopes
EP2755045B1 (en) Method for the cyclic measuring of distances and speeds of objects with an FMCW radar sensor
DE102012219765B4 (en) RADAR DEVICE WITH DIFFERENT OPERATING MODES
DE102009016480B4 (en) Method for a radar system for suppressing ambiguities in the determination of object dimensions
DE102013210256A1 (en) INTERFERENCE SUPPRESSION ON AN FMCW RADAR
DE102008014787A1 (en) Interference occurrence detecting method for e.g. motor vehicle, involves identifying frequency component having intensity that is greater than intensity-threshold value and is outside of frequency range, as exception frequency component
DE69218334T2 (en) Device for the detection and identification of helicopters
DE102010037987A1 (en) Radar and signal processing device
DE69013294T2 (en) Doppler radar for the detection and location of helicopters.
DE10348216B4 (en) Object detection system for a vehicle
DE19649618A1 (en) Method and device for automatic classification of objects
DE2308812B2 (en) Pulse Doppler radar device to prevent vehicle collisions
DE4243527C2 (en) Method for classifying a radar target
DE3722716B3 (en) Pulsdopller radar method
EP0730166B1 (en) Method and device for measuring the traffic using a radar apparatus
DE19906089A1 (en) Methods for signal generation and processing in pulse radar devices
EP3064960B1 (en) Method for operating a permanent line radar detector and permanent line radar detector
DE3530036A1 (en) Radar receiving device and a radar installation equipped with a device of this type
DE3722713B3 (en) Pulse Doppler radar method