DE69428766T2

DE69428766T2 - Falschradarspurenunterscheidung in Nebenzipfeln von Monopulsantennen

Info

Publication number: DE69428766T2
Application number: DE69428766T
Authority: DE
Inventors: Sien-Chang C. Liu
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2014-12-08
Also published as: EP0660133B1; DE69428766D1; EP0660133A3; IL111649A0; IL111649A; EP0660133A2; US5400035A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Monopuls-Verfolgungsradareinrichtungen, und insbesondere eine Technik zum Verhindern von Seitenstrahlungskeulen-Monopuls- Verfolgungen.

Hintergrund der Erfindung

Batterie-Abwehrradars dienen zur Verfolgung von sich annähernden Artilleriegeschossen oder von Mörserfeuer. Der Zielobjekt-Radarquerschnitt (RCS) eines Artilleriegeschosses oder einer Mörsergranate liegt im Allgemeinen im Bereich von - 22 dBsm (Quadratmeter) bis - 40 dBsm. Ein Flugzeug, welches einen Zielobjekt- Radarquerschnitt zwischen + 14 dBsm und -10 dBsm hat, kann in den Seitenstrahlungskeulenbereich der Radarantenne fallen und eine Signalstärke ähnlich einem echten Artilleriegeschoß oder einer Mörsergranate als Zielobjekt erzeugen, das durch die Monopuls-Hauptstrahlungskeule verfolgt wird. In verschiedenen Versuchen, bei denen ein Flugzeug und Artilleriegeschosse gleichzeitig existieren, wurden Flugzeuge fälschlicherweise durch die Seitenstrahlungskeule des Monopulsradars verfolgt und als Artilleriegeschoß mißverstanden, da der Seitenstrahlungskeulenpegel von -30 dB bis -50 dB den Zielobjekt-Radarquerschnitt des Flugzeuges auf die Größe des Zielobjekt-Radarquerschnittes eines Artilleriegeschosses herabdrückt. Da das Flugzeug im Seitenstrahlungskeulenbereich verfolgt wird, ist der Winkelfehler im Allgemeinen groß.
Zur Lösung dieses Problems wurden Seitenstrahlungskeulen-Löschsysteme vorgesehen, die eine nach allen Richtungen strahlende Antenne niedrigeren Verstärkungsgewinns verwenden, welche in Verbindung mit dem Summenstrahl arbeitet. Signale von beiden Antennen werden gesonderten Empfängern zugeführt und ihre Ausgänge werden verglichen. Irgendwelche Vergleichsergebnisse, welche einen größeren Leistungspegel in dem Kanal geringen Verstärkungsgewinns zeigen, werden gelöscht, wodurch Echos von solchen Sektoren des Summenstrahls eliminiert werden, welche Verstärkungspegel unter demjenigen der nach allen Richtungen strahlenden Antenne haben. Eine Verstärkungsgewinnsteuerung in dem Kanal der nach allen Richtungen strahlenden Antenne ist erforderlich, um den Grad der Seitenstrahlungskeulenlöschung einzustellen.
Die Nachteile des Seitenstrahlungskeulen-Löschsystems sind folgende:
1) es erfordert eine zusätzliche, nach allen Richtungen strahlende Antenne und einen Empfangskanal;
2) die Verstärkungsgewinnsteuerung zwischen den Empfangskanälen muß periodisch geprüft werden, um fehlerhafte Ergebnisse aufgrund von Empfänger-Verstärkungsänderungen über die Zeit hinweg auszuschließen; und
3) zusätzliche Antennen- und Empfänger-Hardware läßt sich nur mit Schwierigkeiten in die existierenden Formen und Radarplattformen einfügen.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile.
Eine Ankunftswinkelmeßtechnik nach dem Stande der Technik ist aus der US-A- 5017929 bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Diskriminieren gegen Seitenstrahlungskeulen-Fehlverfolgungen in einem Monopuls-Radarsystem, wobei Monopuls-Haupt- und -Seitenstrahlungskeulen gebildet werden. Die Erfindung verwertet die Eigenschaft, daß die Monopuls-Hauptstrahlungskeule beträchtlich breiter als die Monopuls-Nebenstrahlungskeule ist. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:
Bilden erster Monopuls-Summen- und -Differenzstrahlen, welche in Richtung eines ersten Strahlrichtungswinkels weisen;
Verarbeiten der ersten Monopuls-Strahlen zum Detektieren einer möglichen Zielobjektbahn unter einem angenäherten möglichen Objektwinkel;
Errechnen eines ersten Verhältnisses des ersten Differenzstrahls und des ersten Summenstrahls unter dem ersten Zielobjekt-Strahlwinkel;
Bilden zweiter Monopuls-Summen- und -Differenzstrahlen mit einem zweiten Strahlrichtungswinkel, der gegenüber dem ersten Strahlrichtungswinkel versetzt ist;
Verarbeiten der zweiten Monopuls-Strahlen zum Detektieren einer zweiten möglichen Strahl-Zielobjektbahn entsprechend der ersten Strahl-Zielobjektbahn;
Errechnen eines zweiten Verhältnisses des genannten zweiten Differenzstrahls und des zweiten Summenstrahls; und
Annahme oder Zurückweisung der möglichen Zielobjektbahn als richtige Zielobjektbahn in Abhängigkeit von Charakteristiken des ersten und des zweiten Verhältnisses zur Ermittlung der Differenz in der Breite des jeweiligen Haupt- Summenstrahls und Nebenstrahlungskeulen-Summenstrahls, wobei das Verfahren durch Folgendes gekennzeichnet ist:
Bilden dritter Monopuls-Summen- und -Differenzstrahlen unter einem dritten Strahlrichtungswinkel, der gegenüber dem ersten Strahlungsrichtungswinkel versetzt ist;
Verarbeiten der dritten Monopulsstrahlen zum Detektieren einer dritten möglichen Strahl-Zielobjektbahn entsprechend der ersten Strahl-Zielobjektbahn;
Errechnen eines dritten Verhältnisses des genannten dritten Differenzstrahls und des genannten dritten Summenstrahls; und
Verwenden der Charakteristiken des dritten Verhältnisses in dem Schritt der Annahme oder Zurückweisung der möglichen Zielobjektbahn als richtige Zielobjektbahn; und wobei
der zweite und der dritte Strahlrichtungswinkel in Abhängigkeit von einem Leistungswert gewählt wird, der aus dem ersten Verhältnis errechnet wird.
Der zweite und der dritte Strahl werden als jeweilige zweite und dritte Strahlversatzwinkel gegenüber dem ersten Strahlrichtungswinkel und auf das Zielobjekt hin gewählt, wenn der Leistungswert gleich groß wie oder größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
Der Schritt der Annahme oder Zurückweisung der genannten Verfolgungsbahn umfaßt das Annehmen des möglichen Zielobjektes als auf der richtigen Zielobjektbahn nur dann, wenn die Größe des ersten, des zweiten und des dritten Verhältnisses monoton von dem ersten Verhältnis zum zweiten Verhältnis und vom zweiten Verhältnis zum dritten Verhältnis abnehmen, und ein Zurückweisen des möglichen Zielobjekts vorsieht, wenn die genannten Größen nicht monoton abnehmen.
Die Charakteristiken der Verhältnisse können weiter die Vorzeichen der Verhältnisse umfassen, und der Schritt der Annahme oder Zurückweisung der Objektbahn umfaßt die Annahme des möglichen Zielobjekts als auf der richtigen Zielobjektbahn nur, wenn die Vorzeichen der jeweiligen Verhältnisse dieselben sind, sowie die Zurückweisung des möglichen Zielobjekts, wenn die Vorzeichen nicht dieselben sind.
Wenn der Leistungswert, der aus dem ersten Verhältnis errechnet wird, kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist, dann werden die genannten zweiten und dritten Strahlen als Versatzwinkel von dem ersten Richtungswinkel und weg von dem abgeschätzten Zielobjektwinkel gewählt.
Der Schritt der Annahme oder Zurückweisung der Zielobjektbahn umfaßt die Annahme des möglichen Zielobjektes als richtiger Zielobjektbahn nur, wenn die Größen des ersten, zweiten und dritten Verhältnisses monoton von dem ersten Verhältnis zu dem zweiten Verhältnis und von dem zweiten Verhältnis zu dem dritten Verhältnis anwachsen, und die Zurückweisung des möglichen Zielobjektes, wenn die Größen nicht monoton anwachsen.
Die Charakteristiken der Verhältnisse können weiter die Vorzeichen der Verhältnisse umfassen, und der Schritt der Annahme oder Zurückweisung der Zielobjektbahn umfaßt die Annahme oder Zurückweisung der möglichen Zielobjektbahn als richtige Zielobjektbahn nur, wenn die Vorzeichen der jeweiligen Verhältnisse dieselben sind, sowie die Zurückweisung des möglichen Zielobjektes, wenn die Vorzeichen nicht die selben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus, der folgenden detaillierten Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform, wie sie in den begleitenden Zeichnungen gezeigt ist. In diesen stellen dar:
Fig. 1 ein Beispiel eines Monopuls-Strahlungsmusters, das über den Antennen- Elevationswinkel das Diagramm des Summendifferenzstrahls und des Summenstrahls erkennen läßt;
Fig. 2 den Verlauf des Differenz-/Summenverhältnisses des Monopulsstrahlendiagramms von Fig. 1;
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Diskriminierung gegen Seitenstrahlungskeulen-Fehlverfolgung verdeutlicht;
Fig. 4 und 5 Überlagerungen eines Beispiels des Monopuls-Hautpstrahlungskeulen- Aufspaltungsdiagramms (durchgezogene Linie) und des Monopuls- Seitenstrahlungskulen-Aufspaltungsdiagramm (gepunktete Linie);
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Monopuls-Radarsystems, das in solcher Weise programmiert werden kann, daß das Verfahren nach Fig. 3 ausgeführt wird;
Fig. 7 ein Flußdiagramm, das ein verallgemeinertes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Ein Monoplus-Antennensystem einschließlich Systemen, bei denen phasengesteuerte Gruppenantennen (phased array) oder Reflektorantennen zur Anwendung kommen, erzeugt einen Summenstrahl und einen Differenzstrahl. Das Zielobjekt wird normalerweise im Bereich der Hauptstrahlungskeule Verfolgt. Es gibt jedoch auch Seitenstrahlungskeulenbereiche außerhalb der Hautpstrahlungskeule, welche ein Strahlungsmuster ähnlich den Monopulscharakteristiken erzeugen können, jedoch mit niedrigem Antennenverstärkungsgewinn. Ein typisches Monopuls- Antennenstrahlungsmuster ist in Fig. 1 gezeigt. Die Hautpstrahlungskeule ist auf 1,65º gerichtet und unter diesem Winkel wird ein Monopuls-Strahlungsmuster gebildet. Eine sorgfältige Untersuchung dieser Zeichnungsfigur zeigt auf, daß verschiedene Monopuls- Strahlungsmuster in dem Seitenstrahlungskeulenbereich bei +5,8º, +6,9º, +8,7º und an anderen Orten gebildet werden. Wenn ein Flugzeug unter diesen Winkeln verfolgt wird, dann wird die Amplitude des Radarechos durch den -35dB-Seitenstrahlungskeulenpegel herabgedrückt und wird gegenüber Echos von einem Artilleriegeschoß mit einem Radarquerschnitt von -25 dBsm nicht mehr unterscheidbar. Dies bedeutet, die falsche Zielobjektbahn kann durch die gemessene Zielobjektsignalstärke nicht unterschieden werden.
Die vorliegende Erfindung geht einen neuen Lösungsweg zur Diskriminierung falscher Zielobjektverfolgungen in dem Seitenstrahlungskeulenbereich. Zur Erläuterung der Erfindung ist ein Differenz-/Summendiagramm (Δ/Σ) gemäß Fig. 1 in Fig. 2 aufgezeichnet, um die Strahlaufspaltungseigenschaften des Monopulssystems aufzuzeigen. Die Monopuls-Strahlaufspaltungscharakteristiken liefern die gemessene Zielobjektposition in Azimutrichtung und in Elevationsrichtung des Raumquadranten relativ zur Antenne. Die Monopuls-Strahlaufspaltungskurve wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, wird im Allgemeinen durch eine kubische Funktion angenähert und dient in Radarrechnern zum Abschätzen der Zielobjektposition in Azimutrichtung und Elevationsrichtung. Bei 1,65º ist die Breite der Monopuls-Hautpstrahlungskeule etwa 4,6º, während die Breite der Monopuls-Seitenstrahlungskeule weniger als 1,8º ist. Berücksichtigt man die Tatsache, daß man die Monoplus-Hauptstrahlungskeulenbreite etwa zweieinhalbfach größer als diejenige der Monopuls-Seitenstrahlungskeule ist, dann können die Fehlverfolgungen in dem Seitenstrahlungskeulenbereich unterschieden werden, indem der Strahl auf zwei zusätzliche Richtungswinkel ausgerichtet wird und dann die Amplitude der (Δ/Σ)-Messungen auf die Neigung der Monopuls- Hauptstrahlungskeulenkurve von Fig. 2 abgeglichen wird. Wenn die (Δ/Σ)-Messungen nicht an die Neigung angepaßt sind, dann liegt das Zielobjekt in dem Seitenstrahlungskeulenbereich und kann aus dem Zielverfolgungsbericht gestrichen werden.
Ein Beispiel eines Algorithmus zur Diskriminierung gegen Seitenstrahlungskeulen-Fehlverfolgung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in dem Flußdiagramm von Fig. 3 angegeben. Der Betrag der ersten Messung von Differenz zu Summe (Δ/Σ), welcher unabhängig von dem Radarquerschnitt des Zielobjektes ist, bestimmt, welcher Zweig des Algorithmus zu verwenden ist. Wenn der Wert von 20 log (Δ/Σ) größer als 0 dB ist, dann liegt das Ziel außerhalb der Überkreuzungspunkte der Differenz- und Summencharakteristiken von Fig. 1. Die nächsten beiden Strahlen werden um (1/3) Δ/Θ und (3/4) Δ/Θ auf das Zielobjekt hin gerichtet, wobei Δ/Θ der abgeschätzte Zielobjektwinkel des ersten Strahles ist. Der geschätzte Zielobjektwinkel des ersten Strahls wird von der Strahlaufspaltungskurve auf der Basis des Vorzeichens und des Wertes des (Δ/Σ)&sub1;-Ausganges abgeleitet. Der erste, anfängliche Strahl ist Strahl Nr. 1, und die beiden zusätzlichen Strahlen sind Strahl Nr. 2 und Strahl Nr. 3. Wenn sich das Zielobjekt in dem Seitenstrahlungskeulenbereich befindet, dann ist es sehr wahrscheinlich, daß das Zielobjekt auf die gegenüberliegende Seite der Monopuls- Neigung fällt, wie in Fig. 4 gezeigt. Fig. 4 zeigt zwei (Δ/Σ)-Strahlaufspaltungsabfälle. Der breitere Monopuls ist die Hauptstrahlungskeule, während der schmälere Monopuls die Seitenstrahlungskeule ist. Wenn die Strahlen in Richtung auf das Zielobjekt um (1/3) Δ/Θ und (3/4) Δ/Θ bewegt werden, dann bewegt sich die Zielobjektposition auf dem Hauptstrahlungskeulen-Monopuls von A nach B nach C. Dieselbe Strahlbewegung bewirkt jedoch eine Bewegung des Zielobjektes von A' nach B' und nach C' auf dem Seitenstrahlungskeulen-Monopuls. Die Änderung von einer Seite der Monopuls- Neigung auf die gegenüberliegende Seite der Neigung resultiert in den Vorzeichenwechseln von (Δ/Σ) und kann leicht festgestellt werden. Die Fehlverfolgungen im Seitenstrahlungskeulenbereich können daher ausgeschieden werden. Eine zusätzliche (Δ/Σ)-Betragsprüfung ist außerdem vorgesehen, um die relative Amplitude der Zielobjektechos von den drei Strahlen zu prüfen. Wenn (Δ/Σ)&sub3; < (Δ/Σ)&sub2; < (Δ/Σ)&sub1; als Bedingung erfüllt ist, dann liegt die Zielobjektbahn in der Hauptstrahlungskeule, anderenfalls handelt sich es um eine Fehlverfolgung und muß ausgeschieden werden.
Wenn sich das Zielobjekt innerhalb der Kreuzungspunkte (d. h., 20 log&sub1;&sub0; (Δ/Σ) < 0 dB) befindet, dann werden zwei zusätzliche Strahlen von der Zielobjektposition weg um 0,2 Θ&sub3; und 0,65 Θ&sub3; ausgerichtet, wobei Θ&sub3; die 3 dB-Strahlbreite des Summenstrahls ist. Es sei wieder gesagt, daß dann, wenn das Zielobjekt sich in dem Seitenstrahlungskeulenbereich befindet, es wahrscheinlich ist, daß das Zielobjekt auf eine entgegengesetzte Neigung eines benachbarten Monopuls trifft, wie in Fig. 5 gezeigt. Fig. 5 zeigt die Zielobjektorte der Hauptstrahlungskeule und die Seitenstrahlungskeulen-Monopuls-Steigungen. Wenn die Strahlen von dem Zielobjektort um 0,2 Θ&sub3; und 0,65 Θ&sub3; wegbewegt werden, dann bewegt sich die Zielobjektposition von A nach B nach C an dem Hauptstrahlungskeulen-Monopuls. Dieselbe Strahlbewegung bewegt das Zielobjekt von A' nach B' nach C' auf dem Seitenstrahlungskeulen-Monopuls.
Punkt B' liegt auf der entgegengesetzten Neigung des nächsten Monopuls und daher hat (Δ/Σ)&sub2; eine Vorzeichenänderung. Dies gestattet eine Unterscheidung der Fehlverfolgungen in dem Seitenstrahlungskeulenbereich. Eine zusätzliche (Δ/Σ)- Betragsprüfung wird zusätzlich vorgesehen, um die relative Amplitude des anfänglichen Strahles und zweier zusätzlicher Strahlen zu prüfen. Wenn (Δ/Σ)&sub3; < (Δ/Σ)&sub2; < (Δ/Σ)&sub1; ist, dann folgen die Zielobjektechos der Neigung des Hauptstrahlungskeulen- Monopulses. Anderenfalls wird die Bahnverfolgung als falsch erklärt.
Fig. 3 zeigt ein logisches Flußdiagramm des Algorithmus 20. Am Start 22 des Algorithmus wird ein Monopuls-Strahl gebildet, der unter einem ersten Strahlrichtungswinkel ausgerichtet ist. An dem Schritt 24 wird die Leistung in dB des Differenz-/Summenstrahlverhältnisses bestimmt und mit 0 dB verglichen. Wenn diese Leistung größer als oder gleich groß wie 0 dB ist, dann zweigt der Vorgang zu dem Schritt 26 ab. Wenn die gemessene Leistung kleiner als 0 dB ist, dann zweigt der Vorgang zu dem Schritt 40 ab. Wenn die Operation zu dem Schritt 26 abgezweigt ist, dann werden zwei neue Monopulsstrahlen gebildet, nämlich unter (1/3)ΔΘ und (3/4)ΔΘ mit Bezug auf den ersten Strahlwinkel in Richtung auf das Zielobjekt, wobei ΔΘ der abgeschätzte Zielobjektwinkel ist. Das Differenz-/Summenstrahlverhältnis wird für jeden neuen Strahlrichtungswinkel gemessen. In dem Schritt 28 werden die Vorzeichen des Differenz-/Summenverhältnisses in jeden der drei Strahlen verglichen, um festzustellen, ob irgendwelche Vorzeichenänderungen auftreten. Wenn eine Vorzeichenänderung vorhanden ist, dann wird das Zielobjekt ausgeschieden (Schritt 30) und der Algorithmus wird ausgelöst. Wenn keine Vorzeichenänderung aufgetreten ist, dann werden die Beträge der Differenz-/Summenverhältnisse für die drei Strahlen verglichen. Wenn die Beträge von Strahl 1, Strahl 2 und Strahl 3 monoton abnehmen, dann wird die Verfolgung als Zielobjektverfolgung angenommen (Schritt 36) und der Algorithmus wird ausgelöst; wenn die Beträge nicht monoton-abnehmen, dann wird das Zielobjekt ausgeschieden (Schritt 34) und der Algorithmus wird ausgelöst.
Es sei nun zu dem Schritt 24 zurückgekehrt. Wenn der Leistungspegel des Differenz-/Summenverhältnisses nicht 0 dB übersteigt, dann zweigt der Vorgang zu dem Schritt 40 ab. Für dieses kleinere Signal werden zwei Strahlen gebildet, die von dem Zielobjekt an dem ersten Richtungswinkel um 0,2 Θ&sub3; und 0,65 Θ&sub3; wegweisen, wobei Θ&sub3; die 3dB-Bandbreite des Summenstrahls ist. An dem Schritt 42 werden die Vorzeichen der Verhältnisse der Differenz-/Summenstrahlen verglichen. Wenn eine Vorzeichenänderung unter diesen Verhältnissen verhanden ist, dann wird das Zielobjekt als eine Fehlverfolgung (Schritt 44) zurückgewiesen, und der Algorithmus wird ausgelöst. Wenn keine Vorzeichenveränderung stattfindet, dann werden die Beträge der Differenz-/Summenverhältnisse verglichen, um festzustellen, ob die Beträge monoton von dem Strahl 1 zu dem Strahl 2 zu dem Strahl 3 ansteigen. Ist dies nicht der Fall, so wird in dem Schritt 48 das Zielobjekt zurückgewiesen. Ist dies doch der Fall, so wird die Verfolgung als gültige Zielobjektverfolgung im Schritt 36 anerkannt und der Algorithmus ausgelöst.
Fig. 6 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Monopuls-Radarsystems 100, das so programmiert werden kann, das es den Algorithmus von Fig. 3 ausführt. Das System enthält einen Antennenabschnitt 110, einen Sender-/Empfängerabschnitt 130, einen Signalverteilungsabschnitt 150 und einen Verarbeitungsabschnitt 160. Der Antennenabschnitt 110 enthält die Antenne 112, die mit einem Duplexer 114 gekoppelt ist, um die Sendesignale und die Empfangssignale voneinander zu trennen.
Antennenempfangssignale von dem Duplexer 114 und unmittelbar von der Antenne 112 werden zu einem Hochfrequenzdetektor und -verstärker 116 geführt und Summensignale, Azimut-Differenzsignale und Elevations-Differenzsignale werden über eine Drehverbindung 118, die auf einer Antennenkonsole 120 angeordnet ist, zu dem Empfänger 136 geleitet. Eine Strahlsteuereinheit 122 steuert die Ausrichtung der von der Antenne 112 gebildeten Strahlen und hat über eine Schleifringanordnung 124 Kopplungsverbindung mit dem Signalverteilungsfunktionsbaustein 152 des Abschnittes 150. Ein Azimut-Drehgeber 126 liefert Kodierungsdaten an den Abschnitt 152, welche die Azimutposition der Antennenkonsole angeben.
Der Sender-/Empfängerabschnitt 130 enthält die Radar-Anregungseinheit 132, den Sender 134, der von der Radar-Anregungseinheit das Hochfrequenz-Treibersignal erhält und über einen Wellenleitungsschalter 138 das Hochleistungs-Sendesignal zu der Drehverbindung und dem Duplexer sowie zu der Antenne liefert. Der Empfänger 136 liefert bei dieser Ausführungsform ein drittes Zwischenfrequenzsignal zu dem Radarsignal- und Steuerprozessor 162, von Welchem die Signale abgeleitet werden können, die zur Durchführung des genannten Algorithmus verwendet werden.
Der Verarbeitungsabschnitt 160 enthält den genannten Steuerprozessor 162, einen Rechner 164, eine Eingabeeinrichtung 166 für die Datenhandeingabe und ein Datenspeichergerät 168. Operationsbefehle können zu dem Steuerprozessor 162 gegeben werden und Daten von dem Prozessor 162 können an den Rechner gegeben werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Verarbeitungsabschnitt 164 so programmiert, daß er den Algorithmus von Fig. 3 durchführt. Für typische phasengesteuerte Gruppenantennen werden die zweiten und dritten Strahlen elektronisch gesteuert. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf vielfach gespeiste Horn-Reflektor-Antennen angewendet werden, welche eine körperliche Drehung vorsehen, um den zweiten und dritten Strahl auszurichten.
Es sei bemerkt, daß das System bezüglich der allgemeinen Hardware-Elemente von Fig. 6 herkömmlicher Art ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung können der Steuerprozessor 162 und/oder der Rechner 164 so programmiert sein, daß sie den Algorithmus von Fig. 3 ausführen. Demgemäß können herkömmliche Monopuls- Radarsysteme in leichter Weise so modifiziert werden, daß sie den Gedanken der Erfindung verwirklichen, in dem in einfacher Weise die Software modifiziert wird, welche durch die Prozessorelemente des Systems vollzogen wird.
Fig. 7 ist ein vereinfachtes Flußdiagramm, welches ein Verfahren 50 zum Betrieb des Monopuls-Radarsystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. In dem Schritt 52 wird das Monopuls-Radarsystem in herkömmlicher Weise betrieben, um erste Monopuls-Summen- und -Differenzstrahlpunkte bei einem ersten Strahlrichtungswinkel zu bilden. In dem Schritt 54 werden die ersten Monopuls-Strahlen verarbeitet, um eine potentielle Zielobjektbahn bei angenäherten potentiellen Zielobjektwinkeln zu erfassen. Die vorgenannten Schritte sind herkömmlicher Art und werden in einem herkömmlichen Monopuls-Radarsystem durchgeführt. In dem Schritt 56 wird ein erstes Verhältnis errechnet, nämlich das Verhältnis des ersten Differenzstrahls zum ersten Summenstrahl an dem potentiellen Zielobjektwinkel. In dem Schritt S8 werden zweite und dritte Monopulsstrahlen für jeweilige zweite und dritte Strahlrichtungswinkel gebildet, welche gewählt werden, wie dies oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wurde. Die zweiten und dritten Monopulsstrahlen werden verarbeitet (Schritt 60) um zweite bzw. dritte potentielle Zielobjektverfolgungen entsprechend dem ersten Strahl für eine Zielobjektverfolgung festzustellen. Zweite und dritte Verhältnisse der jeweiligen zweiten bzw. dritten Differenz- und Summenstrahlen (Schritte 62 und 64) werden errechnet. Die potentielle Zielobjektverfolgung wird dann entweder angenommen oder zurückgewiesen, was in Abhängigkeit von Charakteristiken des ersten, zweiten und dritten Verhältnisses (Schritt 66) geschieht. Wie oben behandelt, beispielsweise unter Bezugnahme auf Fig. 3, umfassen diese Charakteristiken die Vorzeichen der Verhältnisse und ihre Beträge.
Die Anwendung des vorliegenden Verfahrens ist nicht auf phasengesteuerte Gruppenantennen (phased array) beschränkt. Eine typische Reflektorart einer Monopulsantenne hat ähnliche Seitenstrahlungskeulen-Verfolgungsprobleme. Die vorliegende Technik kann zur Lösung dieser Seitenstrahlungskeulen- Verfolgungsprobleme für Reflektorarten des Antennensystems verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf Radarsysteme anwendbar, die zur Verfolgung von schwierig beobachtbaren Zielobjekten ausgebildet sind, beispielsweise von Raketen und Artilleriegeschossen, um gegenüber einer Fehlverfolgung in dem Seitenstrahlungskeulenbereich zu diskriminieren.

Claims

1. Verfahren zum Diskriminieren gegen Seitenstrahlungskeulen-Fehlverfolgung in einem Monopuls-Radarsystem (100) mit einer Monopuls-Antennengruppe (112), welche einen Haupt-Summenstrahl, einen Haupt-Differenzstrahl, mindestens einen Seitenstrahlungskeulen-Summenstrahl und mindestens einen Seitenstrahlungskeulen-Differenzstrahl erzeugt, und wobei der genannte Haupt- Summenstrahl breiter als der genannte Seitenstrahlungskeulen-Summenstrahl ist, mit einer Folge der folgenden Schritte:

Bilden (52) erster Monopuls-Summen- und -Differenzstrahlen, welche in Richtung eines ersten Strahlrichtungswinkels weisen;

Verarbeiten (54) der ersten Monopuls-Strahlen zum Detektieren einer möglichen Zielobjektbahn unter einem angenäherten möglichen Zielobjektwinkel relativ zu dem genannten ersten Strahlrichtungswinkel;

Errechnen (56) eines ersten Verhältnisses des ersten Differenzstrahls und des ersten Summenstrahls unter dem ersten Zielobjekt-Strahlwinkel;

Bilden (58) zweiter Monopuls-Summen- und -Differenzstrahlen mit einem zweiten Strahlrichtungswinkel, der gegenüber dem ersten Strahlrichtungswinkel versetzt ist;

Verarbeiten (60) der zweiten Monopuls-Strahlen zum Detektieren einer zweiten möglichen Zielobjektbahn entsprechend der ersten Strahl-Zielobjektbahn;

Errechnen (62) eines zweiten Verhältnisses des genannten zweiten Differenzstrahls und des zweiten Summenstrahls; und

Annahme oder Zurückweisung (66) der möglichen Zielobjektbahn als richtige Zielobjektbahn in Abhängigkeit von Charakteristiken des ersten und des zweiten Verhältnisses zur Ermittlung der Differenz in der Breite des jeweiligen Haupt- Summenstrahls und Nebenstrahlungskeulen-Summenstrahls;

gekennzeichnet durch

Bilden (58) dritter Monopuls-Summen- und -Differenzstrahlen unter einem dritten Strahlrichtungswinkel, der gegenüber dem ersten Strahlrichtungswinkel versetzt ist;

Verarbeiten (60) der dritten Monopulsstrahlen zum Detektieren einer dritten möglichen Strahl- Zielobjektbahn entsprechend der ersten Strahl- Zielobjektbahn;

Errechnen (64) eines dritten Verhältnisses des genannten dritten Differenzstrahls und des genannten dritten Summenstrahls; und

Verwenden der Charakteristiken des dritten Verhältnisses in dem Schritt der Annahme oder Zurückweisung (66) der möglichen Zielobjektbahn als richtige Zielobjektbahn; und

wobei der zweite und der dritte Strahlrichtungswinkel in Abhängigkeit von einem Leistungswert gewählt (24) wird, der aus dem ersten Verhältnis errechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannten zweiten und dritten Strahlen als jeweilige zweite und dritte Strahlversatzwinkel gegenüber dem ersten Strahlrichtungswinkel und auf den Zielobjekt- Richtungswinkel hin gewählt (26) werden, wenn der Leistungswert gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Strahlversatzwinkel auf ein Drittel des abgeschätzten Zielobjektversatzwinkels eingestellt (26) wird und daß der genannte dritte Strahlversatzwinkel auf drei Viertel des abgeschätzten Strahlversatzwinkels eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, welches weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schritt der Annahme oder Zurückweisung der genannten Verfolgungsbahn das Annehmen (36) des möglichen Zielobjektes als eine richtige Zielobjektbahn nur dann umfaßt, wenn die Größen des ersten, des zweiten und des dritten Verhältnisses monoton von dem ersten Verhältnis zum zweiten Verhältnis und vom zweiten Verhältnis zum dritten Verhältnis (32) abnehmen, und ein Zurückweisen (34) des möglichen Zielobjekts vorsieht, wenn die genannten Größen nicht monoton abnehmen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die genannten Charakteristiken der Verhältnisse die Vorzeichen der genannten Verhältnisse umfassen und bei welchem der Schritt der Annahme oder Zurückweisung der Zielobjektbahn weiter die Annahme (36) des möglichen Zielobjektes als richtige Zielobjektbahn dann, wenn die genannten Vorzeichen der Verhältnisse dieselben (28) sind, und eine Zurückweisung (30) des möglichen Objektes vorsieht, wenn die Vorzeichen nicht dieselben sind.

6. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, welches weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannten zweiten und dritten Strahlen als Versatzwinkel von dem ersten Richtungswinkel und weg von dem Zielobjekt- Richtungswinkel gewählt (24, 40) werden, wenn der genannte Leistungswert kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, welches weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schritt der Annahme oder Zurückweisung der Zielobjektbahn die Annahme (36, 46) der potentiellen Bahn als die richtige Zielobjektbahn vorsieht, wenn die Größen des ersten, zweiten und dritten Verhältnisses monoton von dem ersten Verhältnis zum zweiten Verhältnis und vom zweiten Verhältnis zum dritten Verhältnis zunehmen, und die Zurückweisung (48) des potentiellen Zielobjektes vorsieht, wenn die genannten Größen nicht monoton zunehmen.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Versatzwinkel des zweiten Strahls und des dritten Strahls jeweils auf Versetzungen von dem ersten Zielobjektwinkel von 20% bzw. 65% von einer 3 dB Bandbreite des genannten ersten Summenstrahls eingestellt (40) werden.