DE3820059A1 - Verfahren zur Herauslösung von Zielen aus einem Radarsignal und Radar zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herauslösung von Zielen aus einem Radarsignal sowie ein Radar zur Durchfüh­ rung dieses Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herauslösen von Zielen ist insbesondere auf eine neuartige Gruppenantenne anwend­ bar, die nachfolgend beschrieben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei einer Antenne oder einem Antennensatz an­ wendbar, die mehrere Antennengruppen enthalten, wovon eine jede Nebenzipfel aufweisen kann, welche den Empfang stören können. Die Nebenzipfel beruhen beispielsweise auf lücken­ haft ausgebildeten Gruppenstrukturen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf alle Radarantennen anwendbar, die mehrere Gruppenstrukturen enthalten, wovon eine jede Gruppen-Neben­ zipfel aufweist, die in feste und/oder bekannte Richtungen weisen, wobei die Weisungsrichtung der Gruppen-Zipfel für die verschiedenen Gruppenstrukturen jeweils verschieden ist.

Die erfindungsgemäße Verarbeitung erfordert einen synchronen und kohärenten Empfang durch alle Empfangselemente der ver­ schiedenen Gruppenstrukturen.

Die nach der Erfindung vorgenommenen Verarbeitungen bestehen darin, einen Vergleich der in den verschiedenen Gruppenstruk­ turen empfangenen Signale durchzuführen. Auf diese Weise wird es ermöglicht, statistisch zu bestimmen, ob ein Echo einem wirklichen Ziel oder einem Nebenzipfel der Gruppen­ struktur entspricht. Bei der gemäß der Erfindung ausgeführ­ ten Herauslösung oder Extraktion wird zum Zeitpunkt des Auf­ summierens der Energie aus mehreren Gruppenstrukturen keiner­ lei Information verloren.

Hauptgegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Heraus­ lösen von Zielen aus einem Radarsignal; dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

• - das Radarsignal wird durch eine Mehrzahl von lückenhaft ausgebildeten Gruppenstrukturen empfangen, wobei jede Grup­ penstruktur Gruppen-Nebenzipfel mit festem Azimutwinkel aufweist;
• - Vergleichen der durch diese Gruppenstrukturen empfangenen Signale;
• - Treffen der Entscheidung, daß ein Signal oder mehrere Si­ gnale eliminiert werden, die von bestimmten Gruppenstruk­ turen empfangen werden und in anderen Gruppenstrukturen nicht vorhanden sind, wobei diese Signale als solche ange­ nommen werden, die Gruppen-Nebenzipfel entsprechen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer ersten Ausführungsform einer Antenne zur Verwendung bei einem erfindungsgemä­ ßen Radar;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Antenne zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Radar;

Fig. 3 ein Schema, welches eine erste Verteilung der Nebenzipfel bei einer Gruppenantenne zeigt;

Fig. 4 ein Schema der entsprechenden Verteilung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Gruppen­ antenne;

Fig. 5 ein entsprechendes Schema für eine dritte Aus­ führungsform einer Gruppenantenne;

Fig. 6 ein entsprechendes Schema für eine vierte Aus­ führungsform einer Gruppenantenne;

Fig. 7 ein Schema einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radars;

Fig. 8 ein Schema einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radars;

Fig. 9 ein Schema einer dritten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Radars;

Fig. 10 ein Schema, welches das Funktionsprinzip der Er­ findung veranschaulicht;

Fig. 11 ein Schema, welches eine erste Situation dar­ stellt, die durch die erfindungsgemäße Vorrich­ tung verarbeitet werden kann;

Fig. 12 ein Schema, welches eine zweite Situation veran­ schaulicht, die durch die erfindungsgemäße Vor­ richtung verarbeitet werden kann;

Fig. 13 ein Schema, welches eine dritte Situation veran­ schaulicht, welche durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bearbeitet werden kann;

Fig. 14 ein Schema, welches eine vierte Situation veran­ schaulicht, die durch die erfindungsgemäße Vor­ richtung bearbeitet werden kann;

Fig. 15 ein Schema, das eine fünfte Situation veranschau­ licht, welche durch die erfindungsgemäße Vorrich­ tung bearbeitet werden kann;

Fig. 16 eine Kurve, welche ein erstes Beispiel der Emp­ fangssignale zeigt;

Fig. 17 ein Schema, welches das Signal zeigt, das aus dem in Fig. 16 gezeigten Signal herausgelöst wurde;

Fig. 18 eine Kurve, die ein zweites Beispiel der Emp­ fangssignale zeigt;

Fig. 19 ein Schema, welches das Signal zeigt, das aus dem in Fig. 18 gezeigten Signal herausgelöst wurde;

Fig. 20 eine Kurve, welche ein drittes Beispiel der Emp­ fangssignale zeigt;

Fig. 21 ein Schema, welches das Signal zeigt, das aus dem in Fig. 20 gezeigten Signal herausgelöst wurde;

Fig. 22 eine Kurve, die ein viertes Beispiel der Emp­ fangssignale zeigt;

Fig. 23 ein Schema, welches das Signal zeigt, das aus dem in Fig. 22 gezeigten Signal herausgelöst wurde;

Fig. 24 eine Kurve, die ein fünftes Beispiel der Emp­ fangssignale zeigt; und

Fig. 25 ein Schema, welches das Signal zeigt, das aus dem in Fig. 24 gezeigten Signal herausgelöst wurde.

In den Fig. 1 bis 25 werden gleiche Bezugszeichen für einan­ der entsprechende Elemente verwendet.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer Antenne ge­ zeigt, die bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann. Die in Fig. 1 gezeigte Antenne weist sechs li­ nienförmige Gruppenstrukturen B, C, D, E, F, G auf, die in einen Kreis A eingeschrieben sind. Jede Gruppenstruktur ist aus elementaren Quellen 1 zusammengesetzt. Durch die Verwen­ dung einer Menge von Gruppenstrukturen, die in einen Kreis eingeschrieben sind, wird eine gute Isotropie der Antenne erzielt, d. h. sie empfängt für ein äquivalentes Ziel im we­ sentlichen dieselbe Energie für alle Seitenwinkel. Eine sol­ che Antenne ist daher besonders gut für eine Überwachung über einen Seitenwinkelbereich von 360° geeignet.

Eine elementare Quelle 1 kann auch nur zu einer einzigen Gruppenstruktur gehören.

Vorzugsweise ist die Anzahl von elementaren Quellen 1 jeder Gruppenstruktur ein Exponentialwert der Zahl 2, beispiels­ weise gleich 4, 8, 16, 32, 64, 128 oder 156. In einem sol­ chen Falle kann zur Bildung der Bündel eine Berechnung der schnellen Fouriertransformation (FFT) angewendet werden.

In vorteilhafter Weise ist in jeder Gruppenstruktur der Tei­ lungsschritt zwischen den Quellen 1 konstant. Es ist hinge­ gen keineswegs erforderlich, daß der Teilungsschritt bei den verschiedenen Gruppenstrukturen stets derselbe ist.

In vorteilhafter Weise werden lückenhaft ausgebildete Grup­ penstrukturen verwendet, also Gruppenstrukturen bei denen die Phasenverschiebung zwischen zwei aufeinanderfolgenden elementaren Quellen größer als 2 sein kann. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die Anzahl von Quellen zu vermindern und/oder die Abmessungen und folglich die Auflösung der An­ tenne zu vergrößern.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Antenne ge­ zeigt, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann. Die in Fig. 2 gezeigte Antenne weist acht li­ nienförmige Gruppenstrukturen B, C, D, E, F, G, H, J auf. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel sind die Gruppenstruk­ turen B bis J regelmäßig angeordnet. Dies ist aber für die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht notwendig. Wie weiter un­ ten ersichtlich wird, beruht die Wirksamkeit der erfindungs­ gemäß durchgeführten Verarbeitung darin, daß die Nebenzipfel der verschiedenen Gruppenstrukturen einander nicht überla­ gert sind. Eine solche Überlagerung kann vermieden werden, indem die relative Anordnung der Gruppenstrukturen B bis J sowie der Teilungsschritt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Quellen 1 jeder Gruppenstruktur verändert wird.

Die in Fig. 2 gezeigte sternförmige Vorrichtung ermöglicht eine ausgezeichnete Überdeckung in Höhen- und Seitenwinkel.

In den Fig. 3 bis 6 sind Beispiele für die Verteilung der Antennenzipfel für linienförmige und lückenhaft ausgeführte Gruppenstrukturen gezeigt. Auf der Abszisse 25 sind die Sei­ tenwinkel zwischen -/2 und +/2 aufgetragen, während die Ordinate 24 die Amplitude A der Zipfel angibt. Alle Gruppen­ strukturen, die den Fig. 3, 4, 5 und 6 entsprechen, weisen eine Hauptkeule 22 auf, die dem Seitenwinkel 0° entspricht. Die Hauptkeule 22 weist eine Amplitude auf, die deutlich größer als die aller Nebenzipfel ist. Die Kurven nach den Fig. 3, 4, 5 und 6 weisen Gruppen-Nebenzipfel 23 auf, die symmetrisch bezüglich der Hauptkeule 22 verteilt sind. Die den jeweiligen Gruppenstrukturen entsprechenden Nebenzipfel 23 weisen verschiedene Azimutwinkel und Amplituden auf. Zwi­ schen den Gruppen-Nebenzipfeln ist die Amplitude praktisch verschwindend. Dies erreicht man beispielsweise durch Ver­ meidung einer Symmetrie der verwendeten Gruppenstrukturen und/oder Anwendung verschiedener Teilungsschritte zwischen den Quellen in den verschiedenen verwendeten Gruppenstruktu­ ren.

Die erfindungsgemäß ausgeführte Herauslösung oder Extraktion besteht beispielsweise darin, die für mehrere Gruppenstruk­ turen erhaltenen Resultate miteinander zu vergleichen, bei denen die Nebenzipfel der Gruppenstrukturen einander nicht überlagern. Wenn die Mehrheit der Gruppenstrukturen für eine gegebene Richtung bei der Extraktion die Ziele nicht erfaßt, so geht man davon aus, daß ein beispielsweise von nur einer Gruppenstruktur erfaßtes Ziel einem Nebenzipfel dieser Grup­ penstruktur entspricht. Auf diese Weise wird es ermöglicht, diejenigen Ergebnisse zu eliminieren, die sonst einen Fehl­ alarm auslösen könnten.

In vorteilhafter Weise wird ein statistisches Kriterium an­ gewendet, um zu entscheiden, ob in einer gegebenen Richtung ein Ziel vorhanden ist oder nicht. Wenn eine einzige Grup­ penstruktur in einer gegebenen Richtung ein Signal erfaßt, während die anderen Gruppenstrukturen kein Signal erfassen, so ist es sehr wahrscheinlich, daß dieses Signal einem Grup­ pen-Nebenzipfel entspricht.

Wenn mehrere Gruppenstrukturen die Anwesenheit eines Zieles melden und mehrere andere Gruppenstrukturen keine Erfassung melden, so wird das Zielanwesenheitssignal nur dann für gül­ tig erklärt, wenn eine größere Wahrscheinlichkeit für die Anwesenheit eines Ziels in der bestimmten Richtung als für einen Fehlalarm besteht.

Bei Anwendung besonders leistungsfähiger Rechner ist es mög­ lich, in den Algorithmen zur Bestimmung der Anwesenheit von Zielen die effektive Lage der Gruppen-Nebenzipfel und/oder die Überlagerung oder nicht erfolgende Überlagerung bestimm­ ter Nebenzipfel bestimmter Gruppenstrukturen zu berücksich­ tigen. Diese Prüfmethoden und Vergleiche erfordern jedoch eine hohe Rechenkapazität.

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Radars gezeigt. Jede elementare Quelle 3 ist an eine Sende/Empfangs-Vorrichtung angeschlossen. Beispielsweise enthält jede Sende/Empfangs-Vorrichtung einen Duplexer 4, der an die Quelle 3 angeschlossen ist. Über den Duplexer 4 gelangt die Mikrowellenenergie aus einem Sender 7 zu der elementaren Quelle 3; die durch die Quelle 3 empfangene Mi­ krowellenenergie wird über den Duplexer 4 zum Empfänger 5 geleitet. Der Empfänger 5 ist an einen Signalcodierer 6 an­ geschlossen.

Sofern eine kohärente Verarbeitung des Signals durchgeführt wird, müssen der Sender, der Empfänger und der Codierer syn­ chronisiert werden. Beispielsweise werden Sender, Empfänger und Codierer über einen Lokaloszillator 8 synchronisiert. Bei einer ersten Ausführungsvariante, die beispielsweise einer Antenne entspricht, welche bei kleinen Wellenlängen abstrahlt, bewirkt ein einziger Lokaloszillator die Synchro­ nisation aller Sende/Empfangs-Vorrichtungen für alle elemen­ taren Quellen 3.

Bei einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Radars, die beispielsweise großen Wellenlängen und/oder lüc­ kenhaft ausgebildeten Antennen entspricht, bei denen also große Abstände zwischen den elementaren Quellen 3 vorhanden sind, wird jeweils ein Lokaloszillator 8 für eine Sende/Emp­ fangs-Vorrichtung verwendet. In diesem Falle ist es von größ­ ter Bedeutung, daß alle Lokaloszillatoren 8 synchronisiert werden. Diese Synchronisation der Lokaloszillatoren 8 erfolgt über eine Leitung 17, ausgehend beispielsweise von einer äußerst stabilen Zeitbasis.

Im Rahmen der Erfindung liegen auch Ausführungsformen, die zwischen diesen Extremen liegen, beispielsweise mit einem Lokaloszillator für mehrere Quellen 3 oder einem Lokaloszil­ lator pro Gruppenstruktur.

Es versteht sich dabei, daß die Quellen 3 Gruppenstrukturen angehören, die beispielsweise linienförmig ausgebildet sind, wie sie in den Fig. 1 oder 2 gezeigt sind.

Vorzugsweise erzeugt jeder Sender 7 ein charakteristisches Signal, das beim Empfang identifiziert werden kann. Zum Bei­ spiel verwendet jeder Sender eine verschiedene Frequenz.

Vorzugsweise wird eine Codierung des Sendesignals ausgeführt. Jeder Sender 7 verwendet einen verschiedenen Code.

Der Codierer 6 führt die Abtastung und Codierung der durch die elementaren Antennen 3 empfangenen Signale durch. Die Codierung ist eine komplexe kohärente Codierung. Die in der Figur veranschaulichte Codierung ist für jeden Codierer 6 durch zwei Leitungen 9 dargestellt, an denen die Buchstaben I und Q angegeben sind. Die Komponente I wird als Realkom­ ponente bezeichnet, während die Komponente Q als Imaginär­ komponente bezeichnet wird und um 90° gegenüber der Kompo­ nente I phasenverschoben ist. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Verarbeitung des codierten Si­ gnals mittels einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung 10. Diese digitale Verarbeitungsvorrichtung 10 umfaßt beispiels­ weise eine Doppler-Verarbeitungsvorrichtung 11, eine Puls­ kompressionsvorrichtung 12 und eine Vorrichtung 13 zur Bün­ delbildung durch Berechnung und zur Extraktion. Im Rahmen der Erfindung ist auch eine analoge Verarbeitung möglich. Durch die Anwendung einer digitalen Vorrichtung kann aber nicht nur die Leistungsfähigkeit gesteigert werden, sondern die in den Vorrichtungen 11, 12 und 13 erfolgenden Verarbei­ tungen können auch in beliebiger Reihenfolge ausgeführt wer­ den.

Die Vorrichtung 11 zur Dopplerverarbeitung ermöglicht eine Geschwindigkeitsdiskriminierung der Ziele. Diese Vorrichtung 11 ist an die Pulskompressionsvorrichtung 12 angeschlossen. Die Pulskompressionsvorrichtung 12 ermöglicht eine Steige­ rung der Entfernungsauflösung des erfindungsgemäßen Radars. Die Vorrichtung 13 zur Bündelbildung durch Berechnung und zur Herauslösung oder Extraktion ermöglicht eine Steigerung der Richtwirkung der Antenne und Erfassung der Anwesenheit eventueller Ziele. Durch die Extraktion oder Herauslösung kann die Erfassungswahrscheinlichkeit für ein Ziel bei gege­ bener Fehlalarmquote (TFAC) gesteigert werden.

Im Rahmen der Erfindung ist aber auch eine Verarbeitung ohne Dopplerverarbeitung und ohne Pulskompressionsvorrichtung 12 möglich.

Der Rechner 10 ist an eine Auswertevorrichtung 14 angeschlos­ sen. Diese Auswertevorrichtung 14 ermöglicht beispielsweise die Gewinnung von graphischen Darstellungen oder die Erzeu­ gung eines Regel- oder Steuersignals 16 sowie die Erzeugung einer Video-Sichtdarstellung 15. Diese Sichtdarstellung 15 wird beispielsweise mittels Kathodenstrahlröhren ausgeführt, die in der angelsächsischen Literatur mit der Abkürzung PPI bezeichnet werden. Das Signal 16 steuert beispielsweise ein Alarm- oder Regelsystem eines automatischen Waffensystems.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Radar gezeigt, welches elementare Quellen 3 und getrennte elementare Empfangsanten­ nen 130 aufweist.

Jede Quelle 3 ist an einen Sender 7 angeschlossen.

Jede elementare Empfangsantenne 130 ist an einen Empfänger 5 angeschlossen.

Jeder Empfänger ist an einen Codierer 6 angeschlossen.

Vorzugsweise ist ein Lokaloszillator 8 an den Sender 7, den Empfänger 5 und an den Codierer 6 angeschlossen.

Die Codierer 6 sind an die digitale Verarbeitungsvorrichtung 10 angeschlossen.

In Fig. 9 ist eine besonders leistungsfähige Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Bei dieser Ausfüh­ rungsform sind alle Codierer 6, die zu derselben Gruppen­ struktur gehören, an dieselbe Schaltung 31 zur Vorformung von Bündeln durch Berechnung angeschlossen.

Für Gruppenstrukturen, die eine Anzahl von elementaren Quel­ len 1 aufweisen, welche gleich einem Exponentialwert der Zahl 2 ist, weist die Schaltung 31 Vorrichtungen zur Berech­ nung der schnellen Fouriertransformation auf. Die Anwendung einer Vorrichtung zur Berechnung der schnellen Fouriertrans­ formation ermöglicht die Verminderung der Anzahl von aus zu­ führenden Rechnungen.

So bewirkt jede Schaltung 31 einen Teil der Rechnungen, die andernfalls durch die Schaltung 11 zur Erzeugung von Bündeln durch Berechnung durchgeführt werden müßten.

Jede Schaltung 31 ist an die Schaltung 150 über zwei Leitun­ gen angeschlossen, die mit I und Q bezeichnet sind.

In Fig. 9 entspricht die Sende/Empfangs-Vorrichtung 30 der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform. Die Anwendung der Schal­ tung 31 in Kombination mit der in Fig. 8 gezeigten Vorrich­ tung liegt gleichfalls im Rahmen der Erfindung.

In Fig. 10 sind die grundsätzlichen Schritte zur Erarbeitung des Entscheidungskriteriums zur Minimierung, der Fehlalarm­ quote veranschaulicht. Die Entscheidung über die Gültigkeits­ erklärung wird von einem Rechner getroffen.

Mit 41 ist der "Ereignisraum" bezeichnet. Dieser Raum besteht aus physikalischen Ereignissen, beispielsweise das Vorhanden­ sein oder die Abwesenheit von Zielen für die betrachteten Entfernungs- und Azimutwerte.

Man gelangt dann zu dem mit 42 bezeichneten Probabilitäts­ übergang. Zu diesem Zeitpunkt liegt zusätzlich zu dem ausge­ sendeten Signal eine Überlagerung mit insbesondere thermi­ schem Rauschen und mit Nebenzipfeln aus den Gruppenstruktu­ ren vor.

Man gelangt dann zu dem mit 43 bezeichneten Beobachtungsraum. Eine Beobachtung entspricht einer Menge von komplexen Abtast­ proben am Ausgang eines Codierers 6.

Dann gelangt man zu dem mit 44 bezeichneten Kennparameter­ raum, der über die Kenntnis einer erschöpfenden Zusammenfas­ sung der Situationen verfügt. Hier entspricht eine Beobach­ tung einem Wert des Kennparameters oder der Kennparameter.

Vom Kennparameterraum 44 gelangt man zur mit 45 bezeichneten Erstellung der Entscheidungsregeln. Die Entscheidungsregeln ermöglichen die Erstellung von Entscheidungskriterien in Ab­ hängigkeit von den Signalen, die in den verschiedenen Grup­ penstrukturen erzeugt werden. Die Entscheidungsregeln ermög­ lichen somit das Treffen der mit 46 bezeichneten Entschei­ dung in Abhängigkeit von der jeweiligen Situation. Die in Fig. 10 gezeigte Vorgehensweise ist halbempirisch insofern, als auf direktem Wege Entscheidungsregeln entwickelt werden, die auf der zuvor bestehenden Teilkenntnis der zu unterdrük­ kenden Signale beruhen. Die Gültigkeit der Entscheidungsre­ gel wird nachträglich überprüft, bis eine Optimierung der Rechnerprogramme durchgeführt ist. Über eine solche halbem­ pirische Vorgehensweise kann der Arbeitsaufwand gegenüber einer streng statistischen Ableitung eines Modells der Stör­ signale gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung vermindert werden. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird hingegen eine streng statistische Modellbil­ dung für die Störsignale durchgeführt.

Andererseits ist es möglich, ein Expertensystem für die Ex­ traktion von Zielen anzuwenden, indem anfangs Entscheidungs­ regeln 45 vorgegeben werden und dann das Ergebnis der Heraus­ lösungen automatisch mit der Situation verglichen wird, die sich tatsächlich eingestellt hat.

In den Fig. 11 bis 15 sind die Amplitude A und die Phase Φ der über die verschiedenen Gruppenstrukturen empfangenen Si­ gnale in Polarkoordinaten gezeigt. Die Phase Φ entspricht dem Winkel mit der reellen Achse 250; die Amplitude A ist der Abstand vom Ursprung O, d. h. dem Schnittpunkt der reel­ len Achse 250 mit der imaginären Achse 251. Die relative Phase zwischen den Gruppenstrukturen gibt die Einfallsrich­ tung der empfangenen Strahlung an. Die Amplitude A gibt die Amplitude der empfangenen Energie an.

In Fig. 11 ist eine Menge von Echos 252 gezeigt, die im we­ sentlichen dieselbe Phase und gleiche Amplitude aufweisen. Dies entspricht dem Fall eines Zieles, das von allen Gruppen­ strukturen erfaßt wurde. Die Unterschiede zwischen den Echos 252 entsprechen dem Rauschen, welches dem Signal überlagert ist.

In Fig. 12 sind die Echos 252 regelmäßig um den Ursprung O verteilt. Die zufällige Verteilung der Signale entspricht dem Rauschen.

In Fig. 13 ist eine Menge von Echos gezeigt, die auf den Ur­ sprung O zentriert sind; ferner ist ein einziges isoliertes Echo der Amplitude A und Phase ϕ gezeigt. Das Echo mit der Amplitude A und der Phase ϕ ist wahrscheinlich ein durch einen Gruppen-Nebenzipfel empfangenes Signal. Als solches wird es während der Verarbeitung unterdrückt, ebenso wie das um den Ursprung O zentrierte Rauschen. In diesem Falle wird - wie im Fall der Fig. 12 - kein Ziel erfaßt.

In Fig. 14 sind mehrere Echos 252 zu sehen, deren Schwerpunkt einer Amplitude A1 und einer Phase Φ1 entspricht; ferner sieht man ein Echo 252 mit der Amplitude A2 und der Phase Φ2. In diesem Falle ist es sehr wahrscheinlich, daß die Amplitu­ de A1 und die Phase Φ1 einem reellen Ziel und die Amplitude A2 sowie die Phase Φ2 einem Echo aus einem Gruppen-Nebenzip­ fel entsprechen. Dieses Störecho wird dann bei der Extrak­ tion unterdrückt.

In Fig. 15 ist eine erste Menge von Echos 252 in einem Ge­ biet 51 vorhanden, während eine zweite Menge von Echos 252 sich in einem zweiten Gebiet 52 befindet, das nahe bei dem ersten Gebiet 51 liegt; ferner sind Echos 252 zwischen zwei Kreisen verteilt, die auf den Mittelpunkt O zentriert sind.

Der Radius des ersten Kreises entspricht |A₁-A₂|, während der des zweiten A₁ + A₂ entspricht; darin sind A₁ und A₂ die Amplituden der Ziele entsprechend den Gebieten 51 und 52. In dem in Fig. 15 gezeigten Fall weisen zwei Ziele dieselbe Am­ plitude auf. In diesem Falle sind die Echos 252 in einer Scheibe enthalten, welche auf O zentriert ist und den Radius 2A₁ aufweist.

Dieser Fall entspricht zwei Zielen, die benachbart sind oder zumindest ähnliche Phasen aufweisen. Die in dem Gebiet 51, das im gezeigten Fall ein Kreis ist, enthaltenen Echos ent­ sprechen einem ersten Ziel. Das in dem Gebiet 52 liegende Echo 252 entspricht einem zweiten Ziel. Die anderen Ziele 252 entsprechen Interferenzen zwischen Echos, die zu den zwei Zielen gehören. Diese Interferenz kann konstruktiv oder destruktiv sein und die Phase und/oder Amplitude der empfan­ genen Echos verändern.

Die Bildung der Empfangsbündel in der Richtung, welche der Keule 63 in Fig. 22 entspricht, liefert die in dem Gebiet 51 enthaltenen Echos.

Die beim Empfang erfolgende Bildung von Bündeln in der Rich­ tung, die der Keule 61 in Fig. 22 entspricht, liefert die im Gebiet 52 enthaltenen Echos.

Die beim Empfang erfolgende Bildung von Bündeln in der Rich­ tung der Keule 65 in Fig. 22 liefert die Echos 252 außerhalb der Gebiete 51 und 52.

In den Fig. 16, 18, 20, 22 und 24 ist die Amplitude der durch ein erfindungsgemäßes Radar empfangenen Signale als Funktion des Azimutwinkels 25 dargestellt.

In den Fig. 17, 19, 21, 23 und 25 sind die Signale gezeigt, die jeweils einer der Fig. 16, 18, 20, 22 und 24 entsprechen und durch Extraktion nach der Erfindung gewonnen werden.

In Fig. 16 sind drei Maxima ersichtlich, die drei Zielen 61, 62 und 63 entsprechen, während die Maxima 64 Gruppen-Neben­ zipfeln und Rauschen entsprechen. Erst im nachhinein, durch Studium der Fig. 17, kann entschieden werden, daß das Maxi­ mum 62 einem reellen Ziel und nicht dem Rauschen oder einem Gruppen-Nebenzipfel entspricht. Das starke Echo 61 und das mittlere Echo 63 können durch herkömmliche Methoden heraus­ gelöst werden. Ein schwaches Echo 62 kann jedoch im thermi­ schen Rauschen und Rauschen aufgrund der Gruppen-Nebenzipfel untergehen, wenn ein herkömmliches Extraktionsverfahren an­ gewendet wird.

In Fig. 18 ist eine Hauptkeule 60 zu sehen. Nach erfolgter Verarbeitung erkennt man nämlich, daß zwei benachbarte Ziele vorhanden sind, die in Fig. 19 mit 61 und 63 bezeichnet sind.

Ferner zerfällt im Fall der Fig. 20 das mittlere Maximum 60 in zwei Ziele 61 und 63. Hingegen ist die Situation in Fig. 22 analog der nach Fig. 15. Die den Zielen 61 und 63 entspre­ chenden Echos erzeugen Interferenzen. Diese Interferenzen führen zum Erscheinen von Interferenzzipfeln 65, die durch die erfindungsgemäße Verarbeitung unterdrückt werden. Bei der in Fig. 24 dargestellten Situation befinden sich Intefe­ renzzipfel 65 zwischen einem starken Echo 61 und einem schwä­ cheren Echo 63. Der Interferenzzipfel, das Rauschen und der Gruppen-Nebenzipfel werden nach erfindungsgemäßer Verarbei­ tung unterdrückt, wie in Fig. 25 gezeigt ist. Die Herauslö­ sung der Nutzsignale 61 und 63 aus einer Menge von Signalen 60 ist möglich, weil die möglicherweise auftretenden Situa­ tionen im voraus bekannt sind und weil ein Vergleich der vor­ liegenden Situation mit einer der möglichen Situationen er­ folgt.

In vorteilhafter Weise enthält das erfindungsgemäße Radar Störabwehreinrichtungen, beispielsweise adaptive Störabwehr­ einrichtungen, die nach dem Verfahren des kleinsten Quadrats arbeiten.

Die Störungsabwehr wird vorzugsweise zunächst für jede Grup­ penstruktur durchgeführt, woraufhin die Reststörungen für die gesamte Antenne unterdrückt werden.

Vorzugsweise führt man zunächst die Störungsabwehr und dann die erfindungsgemäß erfolgende Extraktion durch.

Die Erfindung ist auf Radarsysteme anwendbar, die mehrere Gruppenstrukturen oder mehrere Antennen enthalten.

Insbesondere ist die Erfindung auf Radarsysteme anwendbar, die mehrere linienförmige, lückenhaft aufgebaute Gruppen­ strukturen in isotroper Anordnung enthalten.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herauslösung von Zielen aus einem Radar­ signal, dadurch gekennzeichnet, daß:

• - Radarsignale durch mehrere lückenhaft ausgebildete Grup­ penstrukturen empfangen werden, wobei jede Gruppenstruktur Gruppen-Nebenzipfel mit festem Azimutwinkel aufweist;
• - die von diesen Gruppenstrukturen empfangenen Signale ver­ glichen werden;
• - eine Entscheidung über die Unterdrückung des Signals oder der Signale getroffen wird, die durch bestimmte Gruppen­ strukturen empfangen wurden und in anderen Gruppenstruktu­ ren fehlen, wobei diese Signale den Gruppen-Nebenzipfeln entsprechen können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kriterium für die Entscheidung über die Unterdrückung von Signalen und ein statistisches Kriterium angewendet wer­ den, wobei die Unterdrückung dann und nur dann erfolgt, wenn für das Signal oder die Signale, die durch bestimmte Gruppen­ strukturen erfaßt und durch die anderen Gruppenstrukturen nicht erfaßt wurden, eine Wahrscheinlichkeit von mehr als 0,5 besteht, daß sie auf Gruppen-Nebenzipfeln beruhen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß linienförmige Gruppenstrukturen verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vergleich der durch die Gruppenstrukturen empfangenen Signale sich auf die Phase und/oder Amplitude erstreckt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Gruppenstruktur Maßnahmen zur Störungsabwehr durchgeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Abzimutwinkel eventueller Störquellen bestimmt werden;
• - diejenigen Signale gesperrt werden, welche von Gruppen­ strukturen empfangen werden, die Gruppen-Nebenzipfel auf dem Azimutwinkel oder den Azimutwinkeln der festgestellten Störquellen aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn beim Vergleichen der durch die verschiedenen Gruppenstrukturen empfangenen Signale festge­ stellt wird, daß die durch bestimmte Gruppenstrukturen emp­ fangenen Signale in der Phasenlage nicht mit denen kohärent sind, welche durch die anderen Gruppenstrukturen empfangen werden, bei der Bestimmung der Lage des Ziels und/oder der Identifikation des Ziels diejenigen Signale nicht berücksich­ tigt werden, bei denen eine Wahrscheinlichkeit von mehr als 0,5 besteht, daß sie aus Gruppen-Nebenzipfeln stammen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Dopplerverarbeitung vorgenom­ men wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Pulskompression vorgenommen wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sendeseitig Bündel durch Berech­ nung gebildet werden und empfangsseitig Wege durch Berech­ nung gebildet werden.

11. Radarsystem, gekennzeichnet durch einen Rechner (10, 13, 150), der zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche geeignet ist.