DE3779894T2

DE3779894T2 - Ueber-reichweite-stoerecho-unterdrueckungsschaltung.

Info

Publication number: DE3779894T2
Application number: DE8787904787T
Authority: DE
Inventors: L O'brien
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1987-07-06
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2007-07-07
Also published as: NO172821B; DE3779894D1; WO1988000355A1; JPH01500774A; US4688044A; EP0273970A1; NO880981L; NO880981D0; JPH0529875B2; IL83042A; EP0273970B1; NO172821C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Radarsysteme mit einem Indikator für bewegte Ziele (MTI=Moving Target Indicator), welche zur Bildung von einzelnen oder mehrfachen Filtern begrenzte Übertragungsimpulszüge bzw. Burst-Wellenformen verwenden, und bezieht sich insbesondere auf eine Schaltung für derartige Radarsysteme, welche die Echosignale von einem mehrdeutigen Entfernungs-Störecho mit geringerer Übertragungsenergie und geringerem Zeitaufwand als bei den herkömmlichen Systemen unterdrückt.
Die sogenannten MTI-Radarsysteme sind an sich bekannt und ausführlich in der Literatur diskutiert. Als ein Beispiel einer allgemeinen Beschreibung derartiger MTI-Radarsysteme sei das Buch "Introduction to Radar Systems", von Merrill I. Skolnick, McGraw-Hill Book Company, 1980, Kapitel Vier erwähnt. Da das Dopplerechosignal von ortsfesten Zielen unveränderliche Echoamplituden aufweist und von Impuls zu Impuls reicht, werden herkömmlicherweise Verzögerungsleitungsunterdrücker als Filter zur Entfernung der d-c-(unveränderlichen) Komponenten der festen Ziele und zum Passierenlassen der a-c-(veränderlichen) Komponenten der beweglichen Ziele verwendet. Das i-f-Signal vom Empfänger (beziehungsweise alternativ ein Basisband-Inphase und Quadraturdarstellung) wird zwischen zwei Kanälen unterteilt, einen normalen i-f-Kanal und einen Kanal, welcher eine Verzögerungsleitung enthält, die eine entsprechend der Zwischenimpulsperiode zu dem i-f-Signal äquivalente Verzögerung liefert. Die Ausgänge der jeweiligen Kanäle werden dann anschließend kohärent voneinander abgezogen, wobei das resultierende Signal lediglich Echosignale von den beweglichen Zielen aufweist, da die Echosignale von den festen Zielen unveränderliche Phasen und Ampliduden von Impuls zu Impuls aufweisen und somit unterdrückt werden. Dieser Typ von Prozessor ist als Single- bzw. Einzelunterdrücker geläufig.
Um einen gewünschten Definitionsbereich der Frequenzeigenschaften von dem Verzögerungsleitungsunterdrückungsschaltkreis zur Unterdrückung bestimmter Arten von Störechos zu erhalten, wurden verschiedene Anordnungen einschließlich mehrfacher Verzögerungsleitungen eingesetzt. Eine an sich bekannte Anordnung, der sogenannte Doppel-Unterdrückungsschaltkreis, verwendet zwei kaskadenartig verbundene Einzelunterdrückungsschaltkreise, welcher äquvivalent ist mit einer Kombination des Signales aus der aktuellen Impulsperiode, des Signales aus der vorhergehenden Impulsperiode mit einer um -2 gewichteten Amplitude, und des Signales aus zwei vorhergehenden Impulsperioden. Eine weitere Anordnung ist beispielsweise aus der GB-A- 892 282 bekannt, bestehend auf einem Radarsystem mit einer Indikation für bewegte Ziele, und mit einem Zielechounterdrückungskanal, bei dem Echosignale resultierend aus einem übertragenen Impuls mit kohärenten Schwingungen gemischt werden, die durch die Schwingungen der unmittelbar vorhergehenden Impulsen phasenverschoben sind. Die Ausgänge aus beiden Kanälen werden miteinander kombiniert und für die MTI-Anzeige aufbereitet.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Erfassung von beweglichen Zielen mittels aktiver MTI-Radarsysteme, welche die Echos aus einer Vielzahl von Impulsen verarbeiten, welche eine bei einer festen Impulswiederholungsrate (PRF) übertragenen begrenzten Impulszug aufweisen, welcher eine feste Zwischen-Impuls-Periode (IPP) definiert. Die (zeitliche) Länge des IPP für einen bestimmten Radarstrahl hängt von dem unzweideutigen Entfernungsintervall ab, die maximale Zielentfernung, bei der ein übertragener Impuls bis zu dem Ziel wandert, und das Zielechosignal an das Radarsystem rückreflektiert wird, bevor der nächste Impuls übertragen wird. Das unzweideutige Entfernungsintervall kann als "erstes Entfernungsintervall" (bzw. "erstes Range-Intervall") angesehen werden. Das Ziel (bzw. ein ortsfesten Objekt, welches Störechos liefert) könnte bei einer Entfernung außerhalb derjenigen liegen, die definiert ist durch das unzweideutige bzw. ersten Entfernungintervalles derart, daß das Echo von dem Ziel in dem zweiten IPP empfangen wird, welches dem übertragenen Impuls folgt. Dieses IPP, welches einem bestimmten Impuls nachfolgt, kann als "zweites Entfernungsintervall" angesehen werden. Falls das Ziel oder das ortsfeste Objekt weiter weg ist von dem Radarsystem derart, daß das Echo in dem dritten IPP empfangen wird, welches einem übertragenen Impuls folgt, kann das Echo als in dem "dritten Entfernungsintervall" liegend betrachtet werden. Die zweiten und dritten (oder weiteren) Entfernungsintervalle werden als mehrdeutige Intervalle betrachtet.
Die für den MTI-Betrieb benötigte Anzahl von Impulsen stellt eine Funktion der Anzahl der verarbeiteten Echosignale und der Anzahl der Entfernungsintervalle dar, über die der Prozessor bei der Unterdrückung der Störechos wirksam sein muß. Die Anzahl der verarbeiteten Echo bestimmt die Antwortgeschwindigkeit der Unterdrückungsschaltung, d.h. die Breite der durch die Unterdrückungsschaltung gebildeten Störechozurückweisungsnull. Typischerweise gilt, daß je kleiner die Anzahl der verarbeiteten Echos ist, desto enger bzw. schmalbandiger ist die Echozurückweisungsnull, welche bei der Null-Dopplerfrequenz (ortsfestes Objekt) zentriert ist. Für viele Anwendungen ist es wünschenswert, die Störechozurückweisungsnull zu verbreitern, d.h. die Echos von langsam sich bewegenden Objekten als nicht als "Ziele" zu betrachtende Objekte zu unterdrücken, oder die Anzahl der Freiheitsgrade bei dem Entwurf des Filterresponses zu erhöhen, so daß eine gewünschte Filtereigenschaft, beispielsweise eine scharfe Filterschulter zur Verfügung gestellt werden kann. Um die Null zu verbreitern bzw. die erlaubte Anzahl von Freiheitsgraden zu erhöhen, werden die Echos von mehreren übertragenen Impulsen verarbeitet; beispielsweise wie vorstehend beschrieben bezüglich der Einzel- und Doppelunterdrückungsschaltungen.
Die Anzahl der Entfernungsintervalle, über die der Prozessor wirksam sein muß bei der Zurückweisung der Störechos beeinflußt ferner die benötigte Anzahl der übertragenen Impulse. Es müssen ausreichend Impulse übertragen werden, um die für den Betrieb des Prozessors über die Anzahl der Entfernungsintervalle, über die eine wirksame Störechounterdrückung benötigt wird, benötigte Echos zur Verfügung zu stellen. Die für die Übertragung hinsichtlich der Erfordernisse der Entfernungsintervallechounterdrückung benötigten Impulse, die jedoch nicht bei einem vorbestimmten Prozessorintervall in den Prozessor benötigt werden, sind als sogenannte "Füll-Impulse" bekannt. Beispielsweise, falls vier Impulse übertragen werden und die Echos von drei Impulsen in einem Doppelunterdrückungs- MTI-Radarprozessor verarbeitet werden, stellt ein Impuls einen Füllimpuls dar, wobei der Unterdrückungsschaltkreis die Unterdrückung des Störechos in den ersten und zweiten Entfernungsintervallen ermöglicht. Bei einem herkömmlichen MTI-System werden ausreichend Füllimpulse typischerweise übertragen, um die Unterdrückung von Störechos bei der größten Entfernung zu gewährleisten.
Die Nachteile der Verwendung von Füllimpulsen sind in der benötigten zusätzlichen Zeit und in den übertragenen Energien zu sehen. Insbesondere bei Stiftstrahlradarsystemen verbleibt oftmals nicht ausreichend Zeit, um zusätzliche Füllimpulse zu verwenden, und gleichzeitig das Abtastvolumen mit Stiftstrahlen in der angetrebten Zeit zu füllen. Solange somit nicht weitere Schritte unternommen werden, wird der MTI-Prozessor nichtunterdrückte Echos aufgrund von mehrdeutigen Entfernungsstörechos enthalten.
Es würde daher einen Fortschritt auf diesem technischen Gebiet darstellen, einen Prozessor zur Verfügung zu stellen, der die Echos von mehrdeutigen Entfernungsstörechos mit geringerer übertragener Energie und Zeit als bei den herkömmlichen MTI- Radarprozessoren eliminieren kann.
Gemäß Anspruch 1 weist die Erfindung einen MTI-Radarprozessor für die Unterdrückung von Störechosignalen in den zweiten oder weiteren Entfernungsintervallen auf mit weniger Füllimpulsen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein MTI-Prozessor zur Verfügung gestellt, der zwei (oder mehrere) unterschiedliche MTI-Unterdrückungsschaltkreise verwendet. Die Anzahl der übertragenen Impulse wird durch die Anzahl bestimmt, die für den Unterdrückungsschaltkreis mit der breitesten Störechounterdrückungsbandbreite benötigt wird (bzw. der größten Anzahl von Freiheitsgraden für den Entwurf des Störechounterdrückungsresponses), um die Störechos von Objekten innerhalb des ersten Entfernungsintervalles zu unterdrücken. Der Unterdrückungsschaltkreis mit einer geringeren Anzahl von Verzögerungsschleifen weist beträchtlich mehr Füllimpulse auf, aber ebenfalls eine engere Bandbreite der Störechounterdrückung (bzw. geringere Anzahl von Freiheitsgraden). Auf die Ausgänge der beiden (oder mehreren) MTI-Unterdrückungsschaltkreise wird eine logische "UND"-Funktion durchgeführt. Somit werden lediglich solche Echosignale gleichzeitig als Ziele erfaßt, welche als ein Ausgang von beiden Verzögerungsschaltkreisen vorliegen. Ein breitbandiges Störecho in den früheren Entfernungsintervallen, bei denen die Füllimpulse für beide Unterdrückungsschaltkreise wirksam sind, wird unterdrückt, genauso wie das schmalbandige Störecho bei dem zweiten oder weiteren Entfernungsintervall, welches sich innerhalb des Knotens des zweiten Schaltkreises befindet, welches wesentlich mehr Füllimpulse aufweist. Ziele mit einer Dopplerfrequenz außerhalb des breiten Störechoknotens werden weiterhin erfaßt. Die Erfindung ist insbesondere bei der Eliminierung von Störechosignalen von Landechos aufgrund von Superbeugung ("ducting") nützlich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung;
Fig. 2A-I Darstellungen von verschiedenen Radarechosignalen zur Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines verallgemeinerten mit Abgriffen versehenen Verzögerungsleitungs-Transfersalfilters, welches bei dem erfindungsgemäßen MTI-Radarsystem verwendet werden kann;
Fig. 4 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines MTI- Radarsystems, welches einen Filtersatz verwendet;
Fig. 5 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines MTI- Radarsystems, welches zwei Filtersätze entsprechend der Erfindung verwendet.
Fig. 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prozessorschaltung mit einem ersten Einzelunterdrückungsschaltkreis 11 und einem verbundenen zweiten Einzelunterdrückungsschaltkreis 19.
Die von dem (nicht näher dargestellten) Radarempfänger gelieferten Radarechorücksignale 10 werden in die zwei Kanäle mit der ersten Einzelunterdrückungsschaltung 12 unterteilt. Die beiden Kanalausgänge werden gewichtet und bei einer Summeneinrichtung 16 miteinander kombiniert. Ein Kanal enthält eine Verzögerungsleitung 12, welche eine zeitliche Verzögerung entsprechend der Zwischen-Impuls-Periode liefert, die das Inverse der Impulswiederholungsfrequenz "PRF" liefert (1/PRF). Der verzögerte Kanalausgang wird invertiert und mit dem nichtverzögerten Kanalausgang von der Leitung 14 aufsummiert. Der Ausgang der Summiervorrichtung 16 bei dem Knoten 18 weist den Einzelunterdrückungsausgang auf.
Der erste Einzelunterdrückungsausgang ist mit der Schaltung 19 verbunden, welche eine identische Ausführung der Schaltung 11 darstellt. Somit weist die Schaltung 19 zwei Kanäle auf, wovon einer die 1/PRF Verzögerungsleitung 20, und der andere eine Leitung 30 sowie die Summiervorrichtung 24 aufweist. Der Ausgang des Kanals mit der Verzögerungsleitung wird invertiert und mit dem Ausgang des nichtverzögerten Kanals 22 über die Summiervorrichtung 24 kombiniert. Der Ausgang der verbundenen Einzelunterdrückungsschaltung 19 erscheint bei dem Knoten 25. Diese verbundene Anordnung ist an sich als Doppelunterdrückungsschaltung bekannt, wobei der Doppelunterdrückungsausgang bei dem Knoten 25 abgenommen wird.
Die jeweiligen Ausgänge der Einzel- und Doppelunterdrückungsschaltkreise werden durch jeweilige Erfassungs- und Schwellenschaltkreise 26 und 31 verarbeitet. Diese Schaltkreise beurteilen den Ausgang der Unterdrückungsschaltung gegen einen Schwellenwert, so dar eine Zielsignalanzeige lediglich dann erfolgt, wenn der Schwellenwert überschritten wird. Somit zeigt der Ausgang der Schaltkreise 26 und 31 an, ob entweder eine "kein Ziel wurde erfasst"-Bedingung oder eine "Ziel wurde erfasst"-Bedingung vorherrscht. Diese Schaltkreise sind an sich dem Fachmann bekannt; ein derartiger Schaltkreis ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4,042,924 von Evan et al mit dem Titel "MTI Clutter Tracking and Cancelling System" beschrieben.
Es ist ferner an sich bekannt, daß der Doppelunterdrückungsschaltkreis eine breitere Störechounterdrückungsnull in der Nachbarschaft von d-c als der Einzelunterdrückungsschaltkreis aufweist, jedoch drei übertragene Impulse benötigt über ein bestimmtes Entfernungsintervall, um die breitere Unterdrückungsnull zu erzielen, d.h., die Echosignale von dem laufenden Intervall und den vorhergehenden Intervallen werden zur Lieferung des Unterdrückungsausganges verarbeitet. Der Einzelunterdrückungsschaltkreis, der zwar eine engere Störechounterdrückungsnull als der Dopppelschaltkreis aufweist, benötigt hingegen lediglich zwei Impulse für die Verarbeitung über ein bestimmtes Entfernungsintervall; d.h. die Echosignale von dem vorliegenden Intervall und dem unmittelbar vorhergehenden Intervall werden zur Lieferung des Einzelschaltkreisausganges verarbeitet. Falls somit drei Impulse verfügbar sind, ermöglicht der Einzelunterdrückungsschaltkreis die Unterdrückung eines Störechos im zweiten Entfernungsintervall, während der Doppelunterdrückungsschaltkreis dies nicht kann. Damit der Doppelprozessor eine in dem zweiten Entfernungsintervall liegende Unterdrückungseigenschaft aufweist, muß ein zusätzlicher (vierter) Impuls übertragen werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Ausgänge der jeweiligen Schwellenschaltkreise 26 und 31 mit der "UND"-Gatterschaltung 32 verbunden, welche eine logische ''UND"-Verknüpfung mit den jeweiligen Schwellenschaltungssignalen durchführt. Lediglich wenn beide Schwellenschaltungssignale ein Ziel anzeigen, liefert das UND-Gatter 32 einen Zielsignalausgang. Somit werden gleichzeitig lediglich solche Signale erfaßt, die von beiden Unterdrückungsschaltkreisen als "Ziel erfaßt" verarbeitet und geliefert werden. Ein Breitbandstörecho in den früheren Entfernungsintervallen, bei denen die Füllimpulse für beide Unterdrückungsschaltkreise aktiv sind, wird untedrückt wie das schmalbandige Störecho, welches sich innerhalb des Unterdrückungsknotens des Einzelunterdrückungsschaltkreises befindet, welches effektiv mehrere Füllimpulse aufweist. Ziele, deren Dopplerechosignal sich außerhalb des Breitbandstörechoknotens befinden, werden durch beide Unterdrückungsschaltkreise durchgelassen und demgemäß weiterhin erfaßt.
In den Fig. 2A-2I sind schematische Darstellungen der Betriebsweise der Schaltung gemäß Fig. 1 für drei übertragene Impulse A, B und C dargestellt. Die übertragenen Impulse A, B und C sind in Fig. 2A dargestellt und zeitlich durch die Zwischen-Impulsperiode getrennt, welche die Länge der jeweiligen Zeitintervalle T&sub1; -T&sub4; gemäß Fig. 2A definieren. Somit beträgt jedes Intervall T&sub1;-T&sub4; in der Dauer gleich 1/PRF Sekunden. Der Prozessor gemäß Fig. 1 liefert verwendbare Ausgangssignale lediglich während dem Zeitintervall T&sub3;, welches dem zuletzt übertragen Impuls (C) folgt. Bei diesem Beispiel wird angenommen, daß lediglich Störechosignale von ortsfesten Zielen empfangen werden. So bezeichnen A', B' und C' (Fig. 2A) die tatsächlichen Störechosignale (die von den jeweiligen zweiten Entfernungsintervallen bezüglich der jeweiligen übertragenen Impulse vorkommen). Fig. 2B veranschauchlicht die augenscheinlichen Störechorückkehrsignale von dem ersten Entfernungsintervall, A", B" und C". Es gibt kein augenscheinliches erstes Intervallecho von dem ersten übertragenen Impuls A (A"=0). Jedoch sind wie angedeutet die augenscheinlichen ersten Intervallechos "B" und "C" nicht Null.
Lediglich für das weitere Beispiel wird angenommen, daß das zu verarbeitende Zeitintervall T&sub3; ist. Die Fig. 2C-2E stellen die von der Doppelunterdrückungsschaltung gemäß Fig. 1 verarbeiteten Signale dar. Fig. 2C zeigt, daß das augenscheinliche erste Intervallecho A" um die Dauer von zwei Intervallen, 2/PRF, verzögert ist, welches den Einzelsignalpfad über die Schaltung gemäß Fig. 1 darstellt, der sich über beide Verzögerungsleitungen 12 und 20 (mit Doppelinversion) befindet. Da A" = 0 ist, ist ein zweifach verzögertes Signal A" ebenfalls 0. Fig. 2D zeigt an, daß das augenscheinlich erste Intervallecho B" um einen Faktor von -2 gewichtet wird, welcher die beiden Pfade durch die Schaltung gemäß Fig. 1 über lediglich eine Verzögerungsleitung 12 oder 20 (mit Inversion) darstellt. Das augenscheinlich erste Intervallecho C" ist in Fig. 2E dargestellt, welches den einzelnen unverzögerten Pfad durch die Schaltung gemäß Fig. 1 repräsentiert (entlang den Leitungen 14 und 30). Die Aufsummierung der drei Signale gemäß Figs. 2C-E stellt die Aufsummation bei der Vorrichtung 24, wobei der Ausgang der Doppelunterdrückungsschaltung, welcher nicht Null ist, und welcher, wie es in Fig. 2F dargestellt ist, den Wert -2B"+C" repräsentiert. Der Doppelunterdrückungsschaltungsausgang wird anschließend durch die Erfassungs- und Schwellenschaltung 26 verarbeitet, um ein "Hoch"- Signal zu liefern, welches fehlerhafterweise den Zustand "Ziel erfaßt" darstellt.
Der Ausgang der Einzelunterdrückungsschaltung wird durch die Summe der in den Fig. 2G-I gezeigten Signale repräsentiert. Somit ist das in Fig. 2G dargestellte Echosignal B" mit einer Verzögerung um 1/PRF und invertiert gezeigt, und repräsentiert den Einzelverzögerungspfad über die Verzögerungsleitung 14 gemäß Fig. 1. Fig. 2H stellt das Echosignal C" dar, welches über den nichtverzögerten Kanal der Einzelunterdrückungsschaltung verarbeitet wird. Die Summe von -B" und C" liefert einen Nullausgang der Einzelunterdrückungsschaltung, wie es in Fig. 2I angedeutet ist.
Die Ausgänge der jeweiligen Erfassungsschwellwertschaltungen 26 und 31 werden mit dem Eingang der UND-Gatterschaltung 32 verbunden, welches eine herkömmliche UND-Logikverknüpufung mit den Eingangssignalen durchführt. D.h. der Ausgang des Gatters 32 wird ein "Hoch"-Zustand, falls und nur falls beide Eingangssignale sich in dem "Hoch"-Zustand befinden. Der "Hoch"- Zustandausgang der Doppelunterdrückungserfassungs-und Schwellenschaltung 26 für dieses Beispiel wird "UND"-verknüpft mit dem "Niedrig"-Zustandsausgang der Einzelunterdrückungserfassungs- und Schwellenschaltung 31 für dieses Beispiel, welche einen "Niedrig"-Zustandsprozessorausgang liefert und somit auf korrekte Weise den Zustand "kein Ziel erfasst" anzeigt. Dies stellt das gewünschte Resultat dar, da für dieses Beispiel angenommen wurde, daß lediglich ein ortsfestes Störechosignal empfangen wurde, wobei die Aufgabe der Schaltung darin besteht, ein derartiges Störechosignal zu unterdrücken.
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich ohne weiteres aus einem Vergleich mit einem herkömmlichen Doppelunterdrückungsschaltkreis-MTI-Radarsystem. Damit eine solche Unterdrückungsschaltung eine Unterdrückung von Störechos in den ersten und zweiten Entfernungsintervallen ermöglicht, werden vier Impulse übertragen und die Echos von drei Impulsen durch das MTI-Radarsystem verarbeitet, wobei ein Impuls einen Füllimpuls darstellt. Die Erfindung hingegen ermöglicht die Unterdrückung eines relativ breitbandigen Störechos in dem ersten Entfernungsintervall durch die Doppelunterdrückungs-MTI-Schaltung, während lediglich drei übertragene Impulse verwendet werden, und während gleichzeitig ein Störecho in den ersten und zweiten Entfernungsintervallen mit einem Einzelunterdrückungsschaltkreis des MTI unterdrückt wird.
Die "UND"-Verknüpfung der Ausgänge der Erfassungs- und Schwellenschaltungen für die beiden Unterdrückungsschaltkreise gewährleistet, daß ein von der relativ engen Echonull des Einzelunterdrückungsschaltkreises unterdrücktes Störechos nicht bei dem Schaltkreisausgang erscheint, während gleichzeitig gewährleistet ist, daß ein breitbandiges Störecho in dem ersten Entfernungsintervall, welches durch den breiteren Knoten der Doppelunterdrückungsschaltung unterdrückt wird, ebenfalls nicht bei dem Schaltungsausgang erscheint. Ziele, die sich in keinem Knoten befinden, werden daher von beiden Unterdrückungsschaltungen durchgelassen und somit erfasst. Somit wird erfindungsgemäß ein MTI-Prozessor vorgesehen, der lediglich drei übertragene Impulse verwendet, und welcher ein zweites schmalbandiges Entfernungs Störecho unterdrückt (was der Doppelunterdrückungsschaltkreis alleine nicht ermöglicht), und gleichzeitig einen breitbandigen Knoten in dem ersten Entfernungsintervall ermöglicht (was der Einzelunterdrückungsschaltkreis allein nicht ermöglicht).
Das in Fig. 1 dargestellte System verwendet an sich bekannte einfache MTI-Unterdrückungsschaltkreise für den Einzelunterdrückungsschaltkreis und den Doppelunterdrückungsschaltkreis. MTI-Schaltkreise zeichnen sich ganz allgemein dadurch aus, daß sie einen oder mehrere transversale Filter aufweisen. Für den auf diesem Fachgebiet tätigen Fachmann ist es an sich bekannt, daß der in Fig. 3 gezeigte Filter 50 einen transversalen Filter als Verallgemeinerung eines MTI-Filters darstellt, wie er hier beispielsweise durch die Schaltkreise 11 oder 19 gemäß Fig. 1 ausgebildet sein kann. Der Filter 50 weist n verbundene Verzögerungseinrichtungen 55 dar, von denen jede eine zeitliche Verzögerung gleich 1/PRF liefert. Die unterschiedlichen verzögerten und nicht verzögerten Signale bei den jeweiligen Abgriffen bzw. Knoten 60-63 werden durch Gewichtungen Wik gewichtet und anschließend bei einer Summeneinrichtung 65 zur Lieferung des Filterausganges auf summiert. Die mit Wik dargestellten Abgriffsgewichtungen sind komplex und beziehen sich auf das Abgriffsgewicht für den "i-ten" Abgriff und den "k- ten" Filter, wobei i eine ganze Zahl von null bis n darstellt.
Die Erfindung kann ebenfalls bei sogenannte range-gated pulse doppler (RGPD) MTI-Systemen verwendet werden, wobei die Zeit (entsprechend der Entfernung bzw. dem "Range") zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen in kleine zeitliche entfernungsabhängige Subintervalle unterteilt wird entsprechend den Entfernungszellen. In vielen MTI-Radarsystemen einschließlich der typischen RGPD Radarsystemen wird eine Anzahl von Filtern gemäß Fig. 3 normalerweise verwendet, wobei jeder Filter derart angeordnet ist, daß die Radarechosignale in einer bestimmten Dopplerregion durchgelassen werden. Die Entfernungszellen werden aufeinanderfolgend geprüft entsprechend der Erzeugung der Unterdrückungssausgangssignale durch die Unterdrückungsschaltung. Filter, die lediglich Störechorückkehrsignale enthalten (d.h. Nulldopplerfrequenzen) werden typischerweise von der herkömmlichen Anordnung ausgeschlossen. Jeder Filter weist bei seinem Ausgang eine Erfassungs- und Schwellenschaltung zur Erfassung der Präsenz eines Zielsignales innerhalb des Filters auf. Die Ausgänge der Erfassungsschwellenschaltungen werden anschließend über eine logische "ODER"-Gatterverknüpfung zur Erfassung eines Zieles verarbeitet. Dieser Typ von Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei sind die jeweiligen Filter 71-74 mit den entsprechenden Erfassungs- und Schwellenschaltungen 75-78 verbunden, wobei die Ausgänge der Schaltungen 75- 78 mit dem Eingang des "ODER"-Gatters 79 verbunden sind. Die durch die Phantomlinie 70 umschlossene Schaltung kann dann allgemein als Störechounterdrückungsschaltung mit einem Filtersatz bezeichnet werden. Um Störechosignale zu unterdrücken, muß dasselbe Störechosignal bei sämtlichen Abgriffen des transversalen Filters erscheinen. Demzufolge müssen zur Unterdrückung eines Störechos in einem zweiten Entfernungsintervall in einem "n"-Abgriffsystem n+1 Impulse übertragen werden, und die Echosignale von den letzten n-Intervallen verarbeitet werden.
Für den hier tätigen Fachmann ist ohne weiteres verständlich, daß in der zeitlichen Domäne, der Ausgang der Filter 71-74 ein zeitveränderliches Signal entsprechend der Entfernung innerhalb der entsprechenden Dopplerfilterbandbreite darstellt. Somit können der Filterausgang gesampelt sein, um ein oder mehrere Sampels innerhalb jeder Entfernungszellen zu erzeugen. Bei einer digitalen Ausführungsform können die Sampels in einem Speicher für die Weiterverwendung bei einer weiteren Verarbeitung für den Fall, daß ein Ziel erfaßt worden ist, gespeichert sein. Eine solche Weiterverarbeitung kann die Interpolation zwischen Dopplerfilter für die Bestimmung der Zielgeschwindigkeit und eine Interpolation der Zielechodaten zwischen den Entfernungszellen zur Lieferung einer genauen Schätzung der Entfernung des Zieles umfassen. Auch können die Signalamplituden aufgefrischt werden. Derartige weitere Verarbeitungen sind für den hier tätigen Fachmann an sich geläufig.
Bei einem verallgemeinerten MTI-Radarsystem entsprechend der Erfindung werden zwei Sätze von Filtern für die Verarbeitung der Echosignale von n übertragenen Impulsen verwendet. Ein Satz von Filtern wird erhalten durch Kombination der gewichteten Signale, welche von den n Abgriffen des in Fig. 3 dargestellten allgemeinen Filters erhalten wurden, wobei der zweite Satz von Filtern erhalten wird durch Kombination der gewichteten Signale von den ersten n-1 Abgriffen des Filters.
Im Falle von einfachen MTI-Unterdrückungsschaltungen, wie beispielsweise die unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläuterten herkömmlichen Einzel- und Doppelunterdrückungsschaltkreise, reicht es aus, die jeweiligen Störechounterdrückungsnullantworten oder -Bandbreiten als relativ enges Band oder breites Band zu beschreiben. Für den verallgemeinerten MTI-Prozessor, der gekennzeichnet ist durch einen Mehrfach-Abgriffs- Transfersalfilter, bestimmt die Anzahl der Abgriffe des Filters, die verarbeitet werden, die Anzahl von Freiheitsgraden die zur Verfügung stehen, um den Filterresponse zur Erzielung einer gewünschten Charakteristik zu entwerfen. Bei einer bestimmten Anwendung können beispielsweise n Abgriffe verarbeitet sein, um eine durch eine scharfe Schulter gekennzeichnete Nullantwort zu erhalten. Bei einer weiteren Anwendung können die n-Abgriffe derart verarbeitet werden, daß mehrfache Nullen bei der Störechoposition zur Erzielung einer verbreiterten Störechonull (auf Kosten der Schärfe der Schulter) verarbeitet werden.
Fall lediglich n-1 Abgriffe verarbeitet werden, verringert sich die Anzahl der für den Entwurf des Filterresponses verfügbaren Freiheitsgrade. Bei einigen Anwendungen ergibt das eine engere Störechonullantwort als im Falle von n Abgriffen. Diese Maßnahmen für den Entwurf und die Anordnung des Filters sind dem Fachmann an sich geläufig.
Da der Satz von Filtern, welche von n Abgriffen erhalten wurde, die Echosignale von n+1 übertragenen Impulsen benötigen würde für die Unterdrückung eines Störechos im zweiten Entfernungsintervall, während ein derartiges Störecho durch den Filtersatz nicht unterdrückt wird, welcher sämtliche n Abgriffe für die Verarbeitung der Echosignale von n übertragenen Impulsen verwendet. Der Filtersatz, welcher lediglich n-1 Abgriffe verwendet, benötigt n übertragene Impulse zur Unterdrückung eines Störechos im zweiten Entfernungsintervall, und unterdrückt somit ein solches Störecho. Bei der Verarbeitung der Ausgänge der beiden Filtersätze durch eine UND- Gatterverknüpfung werden die außergewöhnlichen Filtereigenschaften des n-Abgriffsfiltersatzes für ein Störecho des ersten Intervalles verwendet, während Echosignale von einem Störecho aus dem schmalbandigen zweiten Intervall unterdrückt werden, welche nicht bei dem Ausgang des n-1-Filtersatzes erscheinen.
Fig. 5 stellt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines verallgemeinerten MTI-Radarprozessors gemäß der Erfindung dar. Eine erste Unterdrückungsschaltung 80a weist einen ersten Satz von Dopplerfiltern auf, von denen jeder von n-Abgriffen des allgemeinen transversalen Filters gemäß Fig. 3 erhalten worden ist, und welche allgemein eine Unterdrückungsschaltung gemäß Fig. 4 veranschaulicht, einschließlich der entsprechenen Erfassungs- und Schwellenschaltungen und dem UND-Gatter. Auf ähnliche Weise stellt eine zweite Unterdrückungsschaltung 80b ganz allgemein eine Unterdrückungsschaltung gemäß Fig. 4 dar, wobei jedoch jeder Filter von den ersten n-1 Abgriffen des allgemeinen Transversalfilters gemäß Fig. 3 erhalten ist. Die jeweiligen Ausgänge von jedem Filtersatzunterdrückungsschaltkreis werden anschließend als Eingänge mit dem UND-Gatter 85 verbunden. Beim Betrieb liefert der Prozessor gemäß Fig. 5 Ausgangssignale während lediglich dem Zwischen-Impulszeitintervall, welches dem n-ten übertragenen Impuls folgt.
Es wurde eine Unterdrückungsschaltung zur Unterdrückung eines Störechos aus einem Mehrfachentfernungsintervall dargestellt. Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 und 5 ermöglichen die Unterdrückung eines Störechos in der zweiten Entfernung. Diese Technik kann jedoch durchaus erweitert werden, z.B. durch Verwenden eines n-2 Abgriffsfiltersatzes mit einem n- Abgriffsfiltersatz zur Unterdrückung eines Störechos aus dem zweiten und dritten Entfernungsintervall. Somit kann die Erfindung ganz allgemein zur Verarbeitung der Echosignale von n übertragenen Impulsen vorgesehen sein, um eine Unterdrückung eines Störechos für die ersten bis m+1 Entfernungsintervalle zur Verfügung zu stellen, wobei n und m beide ganze Zahlen darstellen, und m kleiner ist als n. Darüberhinaus kann es bei einigen Anwendungen vorteilhaft sein, mehr als zwei Filtersätze zu verwenden, wobei die Ausgänge von sämtlichen Filtersätzen miteinander UND-verknüpft werden.
Es ergibt sich von selbst, daß die unter Bezugnahme auf die Fig. 1-5 dargestellten Ausführungsbeispiele vorzugsweise mit digitalen Einrichtungen ausgebildet sein können, um die Funktionsweise der in dem Radarprozessor enthaltenen unterschiedlichen Einrichtungen zu ermöglichen. Beispielsweise kann es bei einigen Anwendungen vorteilhaft sein, Schieberegister als die Verzögerungseinrichtungen zu verwenden. Die entsprechenden Details für die Anwendung solcher Filtersatzunterdrückungsschaltkreise sind dem Fachmann auf diesem technischen Gebiet ohne weiteres bekannt.

Claims

1. Festzeichunterdrückungs-Radarprozessor bzw. MTI-Radarprozessor zum Verarbeiten von Radarechosignalen von Radarimpulsen, die mit einer festen Impulswiederholungsfrequenz (PRF) übertragen werden, mit:

einem ersten Störechounterdrückungsschaltkreis (80a), der n gesendete Impulse benötigt, um eine breite erste Störechounterdrückungsbandbreite über einem unzweideutigen ersten Entfernungsinterval während dem 1/PRF-ten Intervall, das auf den n-ten übertragenen Impuls folgt, bereitzustellen und angeordnet ist, um einen ersten MTI-Schaltkreis-Ausgang bereitzustellen, der für einen bestimmten Zieldetektionszustand, umfassend "kein Ziel detektiert" und "Ziel detektiert", indikativ ist;

einem zweiten Störechounterdrückungsschaltkreis (80b), der n-m übertragene Impulse benötigt, um eine schmale zweite Störechounterdrückungsbandbreite über einem ersten bis zu einem (m+1)-ten mehrdeutigen Entfernungsinterval bereitzustellen und angeordnet ist, um einen zweiten MTI-Schaltkreis-Ausgang bereitzustellen, der für einen bestimmten Zieldetektionszustand, umfassend "kein Ziel detektiert" und "Ziel detektiert", indikativ ist; und

einer Einrichtung (85) zum Durchführen einer logischen UND-Verknüpfung von dem ersten (80a) und dem zweiten (80b) MTI-Schaltkreis-Ausgang und zum Bereitstellen eines Prozessorausgangs, so daß nur Ziele, die sowohl die erste als auch die zweite Störechounterdrückungsbandbreite passiert haben und von beiden Unterdrückungsschaltkreisen (80a, 80b) als "Ziel-vorhanden"- Zustand gemeldet werden den Radarprozessorzustand "Ziel detektiert" anzeigen;

wodurch der Radarprozessor die breitbandigere Störechounterdrückungsfähigkeit des ersten Unterdrückungsschaltkreises für unzweideutige Erste- Entfernungsintervall-Störechos empfangen in der ersten Zwischenimpulsperiode und die schmalbandigere Störechounterdrückungsfähigkeit des zweiten Unterdrückungsschaltkreises hinauf bis zum (m+1)ten mehrdeutigen Entfernungsintervall-Störecho empfangen in den folgenden Zwischenimpulsperioden, bereitstellt, während nur n übertragene Impulse benötigt werden.

2. Radarprozessor nach Anspruch 1, worin der Indexwert m gleich eins und das (m+1)te Entfernungsinterval das zweite Entfernungsinterval ist.

3. Radarprozessor nach Anspruch 2, worin der erste Unterdrückungsschaltkreis (80a) einen Doppel-Unterdrückungsschaltkreis (70) und der zweite Unterdrückungsschaltkreis (80b) einen Einfach-Unterdrückungsschaltkreis (70) umfaßt.

4. Radarprozessor nach Anspruch 1, worin

der erste Störechounterdrückungsschaltkreis (11) eingerichtet ist Radarechosignale zu verarbeiten, die während der n Zwischenimpulsperioden bzw. der n Impulsabstandsintervalle (IPP-Intervalle), die auf den ersten Impuls folgen, empfangen werden, und ausgelegt ist ein erstes Unterdrücker-Ausgangssignal (18) während des n- ten dieser Intervalle bereitzustellen;

der zweite Störechounterdrückungsschaltkreis (19) eingerichtet ist Radarechosignale zu verarbeiten, die während dem n-ten Impulsabstandsintervall und den n-2 unmittelbar vorhergehenden Intervallen empfangen werden, und ausgelegt ist, ein zweites Unterdrücker-Ausgangssignal (25) während des n-ten IPP-Intervalls bereitzustellen;

wodurch der erste und der zweite Störechounterdrückungsschaltkreis (11, 19) entsprechende Störechounterdrückungsnullantworten bereitstellen, wobei der erste Unterdrückungsschaltkreis (11) einen erhöhten Freiheitsgrad bezüglich des Formens der entsprechenden Nullantwort im Vergleich zu der Nullantwort des zweiten Unterdrückungsschaltkreises aufweist; und

wodurch die Einrichtung zum Durchführen der logischen UND-Verknüpfung durch einen Ausgangsprozessor (26, 31, 32) zum Verarbeiten der Ausgangssignale (18, 25) des ersten und zweiten Unterdrückungsschaltkreises und zum Melden als bewegliche Ziele nur von Zielen, die die Störechounterdrückungsnull sowohl von dem ersten als auch dem zweiten Unterdrückungsschaltkreis (11, 19) passieren, ersetzt ist, wodurch der Prozessor die Fähigkeit der Störechounterdrückungsnullantwort des ersten Unterdrückungsschaltkreises (11) im ersten Entfernungsintervall und die Fähigkeit der Störechounterdrückungsnullantwort des zweiten Unterdrückungsschaltkreises (19) in dem zweiten Entfernungsintervall bereitstellt.

5. Radarprozessor nach Anspruch 4, worin das erste und zweite Unterdrücker-Ausgangssignal (18, 25) binäre Signale umfassen, wobei ein niedriger Pegel indikativ für den Zustand "kein Ziel detektiert" und hoher Pegel indikativ für den Zustand "Ziel detektiert" ist, und worin der Ausgangsprozessor (26, 31, 32) eine UND-Gatter-Vorrichtung zum Durchführen einer logischen UND- Verknüpfung des ersten und zweiten Unterdrücker-Ausgangssignals (18, 25) umfaßt, um ein hochpegeliges Ausgangssignal indikativ für den Zustand "Ziel detektiert" bereitzustellen, wenn und nur wenn beide Unterdrücker- Ausgangsignale (18, 25) einen hohen Pegel aufweisen.

6. Radarprozessor nach Anspruch 5, worin der Doppel-Unterdrückungsschaltkreis (70) eine vergleichsweise breite Störechounterdrückungsnullantwort und der Einfach- Unterdrückungsschaltkreis (70) eine vergleichsweise schmale Störechounterdrückungsnullantwort hat, und worin der Prozessor die Fähigkeit der vergleichsweise breiten Störechounterdrückungsnullantwort des ersten Unterdrückungsschaltkreises (80a) im ersten Entfernungsintervall und die Fähigkeit der schmaleren Störechounterdrückungsnullantwort des zweiten Unterdrückungsschaltkreises (80b) in dem zweiten Entfernungsintervall bereitstellt.

7. Radarprozessor nach Anspruch 1, worin

der erste Unterdrückungsschaltkreis (11) für den Empfang der Radarechosignale eine Transversalfiltereinrichtung (50) mit n Abgriffen zum Bereitstellen einer ersten Störechounterdrückungsnullantwort aufweist, wobei die jeweiligen Abgriffe mittels entsprechender Verzögerungseinrichtungen (55) zum Bereitstellen einer 1/PRF-Verzögerung, Einrichtungen (WIK) zum Gewichten der Signale an den jeweiligen Abgriffen gemäß n entsprechenden Gewichten und einer Einrichtung zum Summieren der jeweiligen gewichteten Abgriffsignale während dem 1/PRF Zeitintervall, das auf den n-ten übertragenen Impuls folgt, gekoppelt sind, um einen ersten Unterdrückerausgang bereitzustellen, der für einen bestimmten Zieldetektionszustand indikativ ist;

der zweite Unterdrückungsschaltkreis (19) für den Empfang der Radarechosignale eine Transversalfiltereinrichtung (71 - 74) mit n-1 Abgriffen zum Bereitstellen einer zweiten Störechounterdrückungsnullantwort aufweist, wobei die jeweiligen Abgriffe mittels entsprechender 1/PRF-Verzögerungseinrichtungen, Einrichtungen zum Gewichten der Signale an den jeweiligen Abgriffen gemäß n-1 entsprechenden Gewichten (WIK) und zum Summieren der jeweiligen gewichteten Abgriffsignale während dem 1/PRF-Zeitintervall, um einen zweiten Unterdrückerausgang bereitzustellen, der für einen bestimmten Zieldetektionszustand indikativ ist;

die Filtereinrichtung mit den n Abgriffen des ersten Unterdrückungsschaltkreises einen erhöhten Freiheitsgrad bezüglich des Definierens der ersten Nullantwort im Vergleich zu dem Freiheitsgrad bereitstellt, den die Filtereinrichtung mit den n-1 Abgriffen der zweiten Filtervorrichtung bezüglich des Definierens der zweiten Nullantwort bereitstellt;

wodurch der Radarprozessor die Störechounterdrückungsantwort des ersten Unterdrückers für Erste-Entfernungsintervall-Störechos und die Störechounterdrückungsantwort des zweiten Unterdrückers für Zweite-Entfernungsintervall-Störechos bereitstellt, während es nur n übertragener Impulse bedarf.

8. Radarprozessor nach Anspruch 1, worin

der erste Störechounterdrücker (19) ein Dopplerfilter- Set (80a) mit n Abgriffen und Zieldetektionsschalkreise aufweist, um eine erstes Unterdrückersignal indikativ für einen bestimmten Zieldetektionszustand innerhalb einer der Entfernungsintervallzellen entsprechend einem der Dopplerfilter bereitzustellen, die Dopplerfilter mit n Abgriffen stellen hierbei entsprechende erste Störechounterdrückungsnullantworten bereit;

der zweite Störechounterdrücker (25) ein Dopplerfilter- Set (80b) mit n-1 Abgriffen und Zieldetektionsschalkreise aufweist, um den zweiten Unterdrückerschaltkreis, der für einen bestimmten Zieldetektionszustand indikativ ist, innerhalb einer der Entfernungsintervallzellen entsprechend einem der Dopplerfilter bereitzustellen, die Dopplerfilter mit n-1 Abgriffen stellen hierbei entsprechende zweite Störechounterdrückungsnullantworten bereit; und

die Einrichtung (85) zum Verarbeiten der ersten und zweiten Ausgangssignale ein Prozessorausgangssignal bereitstellt, das indikativ für den Prozessorzustand "Ziel detektiert" ist, wenn und nur wenn sowohl das erste als auch das zweite Unterdrückerausgangssignal ebenfalls den Zustand "Ziel detektiert" anzeigt.

9. Radarprozessor nach Anspruch 8, worin die ersten und zweiten Unterdrückerausgangssignale binäre Signale sind, wobei der Niedrigpegel den Zustand "kein Ziel detektiert" repräsentiert und der Hochpegel den Zustand "Ziel detektiert" repräsentiert, und worin die Ausgangsschaltkreiseinrichtung ein UND-Logikgatter (85) umfaßt.