DE69720870T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Zielerfassung für Doppler Radargeräte mit Hilfe von breitbandigen eindeutigen Pulsen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Zielerfassung für Doppler Radargeräte mit Hilfe von breitbandigen eindeutigen Pulsen Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Zielen für ein breitbandiges und nicht mehrdeutiges Impuls-Dopplerradarsystem mit niedriger Wiederholfrequenz und hoher Entfernungsauflösung.
  • Insbesondere in modernen Überwachungsradarsystemen führt die Zunahme der Reichweite üblicherweise zu Mehrdeutigkeiten hinsichtlich der Entfernung oder der Geschwindigkeit. Bei der Entfernung beruhen die Mehrdeutigkeiten auf der Unkenntnis über die Anzahl von Sendeimpulsen, die ein Echo in einem bestimmten Augenblick erzeugen. Die Mehrdeutigkeit hinsichtlich der Entfernung ergibt sich aus der Funktion Da = c·Tr/2, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und Tr die Impulswiederholperiode ist. Die Entfernung eines Ziels ist also nur bis zu einem Vielfachen von Da genau bekannt. Hinsichtlich der Geschwindigkeit beruhen die Mehrdeutigkeiten auf dem Prinzip der Dopplereffektmessung selbst, das auf der Messung der Entwicklung der Phasenverschiebung zwischen dem lokalen Oszillator und dem empfangenen Echo von einem Impuls zum nächsten beruht. Diese Entwicklung der Phasenverschiebung mißt die Verschiebung des Ziels zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen, indem die Wellenlänge ausgewertet wird. Da die Phasenverschiebung nur auf 2π genau gemessen werden kann, läßt sich die Geschwindigkeit auch nur auf Va genau messen, mit Va = λ/(2·Tr), wobei Va die Mehrdeutigkeit der Geschwindigkeit bezeichnet.
  • Dies führt dazu, daß blinde Geschwindigkeiten in Abständen von Va ab der Geschwindigkeit null existieren. Für ein Bodenradar bedeutet dies, daß alle gegebenenfalls in der Nähe dieser Geschwindigkeiten sich bewegenden Ziele ebenso wie die Störzeichen eliminiert werden und somit den Geschwindigkeitsmeßbereich des Radarsystems begrenzen.
  • Für ein Radarsystem ausreichender Reichweite werden diese Probleme der Mehrdeutigkeit ausreichend gravierend, um nach Wegen für ihre Behebung zu suchen, indem in jede Beobachtungsrichtung mehrere Impulsgruppen unterschiedlicher Rekurrenzfrequenzen (also unterschiedlicher Blind-Geschwindigkeiten) ausgesendet werden. Dies erfordert jedoch leider, wenn man eine ausreichen hohe Bilderneuerungsfrequenz beibehalten will, eine Verringerung der Dauer jeder Impulsgruppe und führt so zu einer Verschlechterung der Geschwindigkeitsauflösung. Es kann dann so weit kommen, daß jede Impulsgruppe nur so wenig Impulse enthält, daß die Dopplerfilterung gegen Störsignale auch einen erheblichen Teil der Ziele eliminiert.
  • Um diese Mängel zu verringern, muß man Radarsysteme sowohl hinsichtlich der Entfernung als auch der Geschwindigkeit mehrdeutige Radarsysteme entwickeln, nämlich Radarsysteme mit mittlerer Rekurrenzfrequenz (MFR). Diese Radarsysteme sind beschränkt mehrdeutig hinsichtlich Entfernung und Geschwindigkeit (einige Mehrdeutigkeiten), und man kann die tatsächlichen Entfernungs- und Geschwindigkeitswerte rekonstruieren, indem man eine kleine Anzahl von kohärenten Impulsgruppen in jede Richtung aussendet, wobei eine gewisse Komplexität aufgrund der Verarbeitungen zur Beseitigung der Mehrdeutigkeit und eine im allgemeinen tolerierbare Verringerung der Auflösung hinsichtlich der Geschwindigkeit als Nachteile bemerkbar werden.
  • Im Fall von Radarsystemen in Flugkörpern mit der Spitze nach vorne, bei denen die empfangenen Störechos radiale Geschwindigkeiten besitzen, die sich zwischen –Vp und +Vp verteilen (Vp ist die Geschwindigkeit des Trägers), enthält das Radarsystem wegen der Mehrdeutigkeitsprobleme mehrere Betriebsmodi nämlich einen Modus mit hoher Rekurrenzfrequenz (HFR, eindeutig hinsichtlich der Geschwindigkeit) für die Erfassung von sich annähernden Zielen; einen Modus mit geringer Rekurrenzfrequenz (BFR, eindeutig hin sichtlich der Entfernung) für die Beobachtung nach oben, und einen Modus mit mittlerer Rekurrenzfrequenz (MFR, hinsichtlich Entfernung und Geschwindigkeit mehrdeutig) für die Verfolgung von sich entfernenden Zielen. Die Mehrdeutigkeit wird gemäß dem oben beschriebenen Prinzip mit mehreren Impulsgruppen beseitigt. Im allgemeinen liegt die Entfernungsauflösung solcher Radarsysteme in der Größenordnung von 100 m im Überwachungsmodus.
  • Eine solche Auflösung hinsichtlich der Entfernung reicht jedoch keineswegs mehr für bestimmte Anwendungen wie die Kartographie auf der Basis eines Radargeräts in einem Flugzeug aus, bei denen das Verfahren der synthetischen Antenne oder die Analyse der Gefahr (Analyse des Spürtrupps, Klassifizierung der Ziele) verwendet wird. Die hohen Auflösungswerte hinsichtlich der Entfernung reichen von einigen Metern bis zu einigen Dezimetern. Sie ergeben sich im allgemeinen durch Impulskompression oder synthetisches Band (Aussendung von kohärenten Impulsgruppen nacheinander oder vermischt mit verschiedenen Trägerfrequenzen.
  • In diesen Modi hoher Auflösung hinsichtlich der Entfernung vermeidet man üblicherweise die Probleme der Mehrdeutigkeit, indem man sich auf bestimmte Betriebsbedingungen beschränkt. Bei der Kartographie ist das verwendete Radargerät vom Typ BFR und der Bereich der Geschwindigkeiten ist auf den eindeutigen Bereich begrenzt. Bei eine Gefahrenanalyse wird das Ziel vorab aufgrund eines anderen Radarmodus bestimmt und nur der dieser Bestimmung entsprechende Entfernungs/Geschwindigkeitsbereich wird analysiert.
  • Es ist jedoch klar, daß ein Radarsystem mit hoher Auflösung hinsichtlich der Entfernung, das zugleich nicht mehrdeutig ist, auf großes Interesse stoßen würde. Eines der Probleme, die sofort offenbar werden, ist das der Entfernungsveränderung der Ziele. Aufgrund der hohen Auflösung in Entfernungsrichtung, also der geringen Breite der Entfernungsfächer, bleibt nämlich ein bewegtes Ziel zwischen der ersten und der letzten Rekurrenz einer Analysedauer (Gruppe von Impulsen) nicht im gleichen Entfernungsfach, sodaß eine klassische Doppleranalyse Entfernungsfach für Entfernungsfach nicht angewendet werden kann.
  • Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Verfahren zur Erfassung von Zielen für ein eindeutiges Doppler-Impulsradarsystem großer Bandbreite auf der Basis der Kompensation der Entfernungsveränderung vor der Doppleranalyse für jede Geschwindigkeithypothese anzugeben.
  • Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zur Erfassung von Zielen für ein breitbandiges und hinsichtlich der Entfernung nicht mehrdeutiges Impuls-Dopplerradarsystem mit niedriger Wiederholfrequenz und hoher Entfernungsauflösung, wobei eine Gruppe von N kohärenten Impulsen ausgesendet wird und die Entfernungsauflösung δR, die Rekurrenzperiode der Impulse und die Dauer der Aussendung der Impulsgruppe so gewählt sind, daß sich ein Wechsel des Entfernungsfachs aufgrund der Bewegung eines bewegten Ziels ergibt, das zwischen der ersten und der letzten Rekurrenz der Impulsgruppe nicht im gleichen Entfernungsfach bleibt, wenn die Entfernung größer als ein Entfernungsfach der Tiefe δR für ein Ziel ist, dessen Geschwindigkeit der mehrdeutigen Geschwindigkeit des Radarsystems gleicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • – für jedes Entfernungsfach sucht man die Tastproben des empfangenen Signals entsprechend den N Rekurrenzen der Impulsgruppe für jede Hypothese einer realen Geschwindigkeit eines Ziels;
    • – die Doppler-Analyse der in den N Rekurrenzen für jedes Entfernungsfach und jede Geschwindigkeitshypothese empfangenen Echos wird durchgeführt;
    • – die Informationen jedes entdeckten Ziels werden entnommen aufgrund des Rangs des Entfernungsfachs, das die Entfer nung des Ziels angibt, und des Ergebnisses der Doppler-Analyse sowie der entsprechenden Geschwindigkeitshypothese, wodurch sich die eindeutige Geschwindigkeit des Ziels ergibt.
  • Weiter ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung von Zielen für ein breitbandiges und hinsichtlich der Entfernung nicht mehrdeutiges Impuls-Dopplerradarsystem mit niedriger Wiederholfrequenz und hoher Entfernungsauflösung, das einen Sender zur Aussendung einer Gruppe von N kohärenten Impulsen, wobei die Entfernungsauflösung δR, die Wiederholperiode der Impulse und die Dauer der Aussendung der Impulsgruppe so gewählt sind, daß sich ein Wechsel des Entfernungsfachs aufgrund der Bewegung eines bewegten Ziels ergibt, das zwischen der ersten und der letzten Rekurrenz der Impulsgruppe nicht im gleichen Entfernungsfach bleibt, wenn die Entfernung größer als ein Entfernungsfach der Tiefe δR für ein Ziel ist, dessen Geschwindigkeit der mehrdeutigen Geschwindigkeit des Radarsystems gleicht, sowie Empfangsmittel aufweist, die Tastproben des während jeder Rekurrenz der Impulsgruppe empfangenen Signals liefern, wobei die Vorrichtung das oben beschriebene Verfahren durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:
    • – Mittel, die für jedes Entfernungsfach Tastproben des empfangenen Signals entsprechend den N Rekurrenzen der Impulsgruppe für jede reale Geschwindigkeitshypothese eines Ziels suchen,
    • – Rechenmittel für die Berechnung der Fourier-Transformierten unter den von den Suchmitteln ausgewählten Tastproben,
    • – Mittel zum Vergleich der Ergebnisse der Fourier-Transformierten mit einer vorbestimmten Schwelle, um das Vorliegen eines Ziels zu erfassen,
    • – und Extraktionsmittel, um eindeutige reale Entfernungs- und Geschwindigkeitsinformationen für jedes erfaßte Ziel zu liefern.
  • Die Erfindung und weitere Merkmale und Vorzüge werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • 1 zeigt ein Diagramm mit dem Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 2 zeigt ein Diagramm der Mehrdeutigkeitsfunktion, wenn kein Fachwechsel in Entfernungsrichtung erfolgt.
  • 3 zeigt die Mehrdeutigkeitsfunktion im Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 4 zeigt einen vergrößerten Teil des Diagramms aus 3.
  • 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren auf ein Doppler-Impulsradarsystem mit niedriger Rekurrenzfrequenz (BFR, hinsichtlich der Entfernung eindeutig) und hoher Auflösung in Entfernungsrichtung, das heißt mit großer Bandbreite. In einem solchen Fall entsteht ein Problem aufgrund der Bewegung in Entfernungsrichtung, das sich während der Dauer der kohärenten Aussendung von Impulsgruppen bemerkbar macht. Ist v die tatsächliche radiale Geschwindigkeit eines Ziels und N die Anzahl von Impulsen in einer Impulsgruppe sowie Tr die Impulswiederholperiode, dann ergibt sich ein Wechsel des Entfernungsfachs, wenn gilt: N·v·Tr > δR
  • Hierbei ist δR die Entfernungsauflösung (und die Breite eines Entfernungsfachs des Radarsystems).
  • Die Verarbeitung während der Überwachung besteht darin, für jede denkbare Entfernungs- und Geschwindigkeitshypothese, das heißt für jede Hypothese der Verzögerung des empfangenen Signals bezüglich des Sendeimpulses, des Entfernungsfachwechsels von Impuls zu Impuls und der Phasenverschiebung der empfangenen Echos von Impuls zu Impuls, diesen Entfernungsfachwechsel zu kompensieren, ehe die Doppleranalyse durchgeführt wird. Für jede Geschwindigkeitshypo these sammelt man die von jedem Sendeimpuls empfangenen Echos unter Berücksichtigung der Entfernungsfachwechsel und summiert sie, nachdem sie in Phase gebracht wurden, was beispielsweise mithilfe einer Fouriertransformierten oder durch Korrelation mit einer Replik des erwarteten Signals geschehen kann.
  • 1 ist ein Diagramm, das diese Bearbeitung erläutert. Das zeitabhängige Signal für jede Rekurrenz von 0 bis N – 1 ist dargestellt, und man betrachtet den Fall der Bearbeitung des Fachs mit der Entfernung t (bezüglich der Rekurrenz null).
  • Für ein Ziel mit geringer Geschwindigkeit (keine Entfernungsfachwechsel) wird die Doppleranalyse mit den Tastproben x0,t bis xN_1 , t durchgeführt, die entlang der Geraden A liegen. Für die Hypothese eines schnelleren Ziels, dessen Bewegung durch die Gerade B symbolisch angedeutet ist, stellt man einen Wechsel über drei Entfernungsfächer fest, und die Doppleranalyse erfolgt mit den Tastproben, die entlang der Geraden B von x0 ,t bis xN_1,t+3 angetroffen werden. Entsprechendes gilt für die Gerade C, die einer Hypothese einer noch höheren Geschwindigkeit entspricht. Hier wurde angenommen, daß sich das Ziel entfernt.
  • Selbstverständlich erfolgen dieselben Operationen für den Fall von sich annähernden Zielen, wobei die Geraden dann in die andere Richtung (in Richtung auf näherliegende Fächer für die letzten Rekurrenzen) geneigt sind.
  • Um die wesentlichen Unterschiede zwischen der üblichen Verarbeitung und der erfindungsgemäßen Verarbeitung darzustellen, wurde in 2 die Funktion der Mehrdeutigkeit eines Radarsystems BFR mit schmalem Frequenzband (vernachlässigbare Gefahr eines Entfernungsfachwechsels) gezeigt, während 3 die Funktion der Mehrdeutigkeit mit einer Verarbeitung gemäß der Erfindung wie oben beschrieben für ein BFR-Radarsystem mit hoher Entfernungsauflösung (große Bandbreite) zeigt.
  • Es wird ein Radarsystem angenommen, das eine Wellenlänge von 3 cm, eine Impulsgruppe von 30 Impulsen und eine Wiederholperiode von 1 ms für ein mit einer Geschwindigkeit V von 150 m/s sich bewegendes Ziel verwendet (ein Vielfaches der Mehrdeutigkeits-Geschwindigkeit). Im Fall der 2 stellt man mit einer Impulsdauer von 1 μs regelmäßige Geschwindigkeitsspitzen fest, die die Geschwindigkeits-Mehrdeutigkeiten eines klassischen BFR-Radarsystems mit schmalem Frequenzband wiedergeben.
  • Dagegen sind im Fall der 3 mit einer Impulsdauer von 1 ns diese Spitzen mit Ausnahme der zentralen Spitze abgeschwächt. Man stellt außerdem einen Anstieg der Sekundärkeulen zwischen diesen Spitzen mit einer dreieckigen Verteilung fest, was besser in 4 zu erkennen ist, bei der es sich um ein vergrößerten Diagramm mit Ausnahme entlang der Geschwindigkeitsachse handelt. Für eine hypothetische Entfernung D0 + d, die geringfügig größer als die Entfernung D0 des Ziels ist, und eine Geschwindigkeitshypothese V0 + v, die geringfügig größer als die Geschwindigkeit V0 ist, wird klar (gemäß 1), daß die Geraden, entlang denen die Phasensummierung der empfangenen Signale erfolgt, einen gemeinsamen Bereich haben, in dem die empfangenen Signale für die beiden Hypothesen aus demselben Entfernungsfach stammen. So trägt das Ziel D0, V0 etwas zum Ausgang der Verarbeitung bei D0 + d, V0 + v bei, woraus sich die beobachteten Nebenkeulen erklären.
  • Unter Berücksichtigung dieser Bemerkungen werden nun die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Die verwendete Wellenform hat folgende Eigenschaft:
    • – es ist eine Welle mit niedriger Rekurrenzfrequenz, um sicherzugehen, daß es keine Entfernungsmehrdeutigkeiten gibt;
    • – sie hat eine hohe Entfernungsauflösung, typisch bis unter 1 m, das heißt ein breites Frequenzband;
    • – die Rekurrenzperiode Tr, die Anzahl N von Impulsen je
  • Impulsgruppe und die Entfernungsauflösung δR sind so definiert, daß der Wechsel des Entfernungsfachs für ein Ziel mit einer mehrdeutigen Geschwindigkeit V0 = λ/(2·Tr) über die Dauer N·Tr der Impulsgruppe merkbar ist, das heißt größer als ein Entfernungsfach.
  • Beispielsweise kann man für ein Radarsystem im Band X (λ = 3 cm) mit einer Rekurrenzperiode von 1 ms, was zu einer mehrdeutigen Geschwindigkeit von 15 m/s führt, für eine Impulsgruppe von 50 Impulsen eine Auflösung in Entfernungsrichtung von 15 cm verwenden (also eine Bandbreite von 1 GHz), die zu fünf Entfernungsfachwechseln über die Dauer der Impulsgruppe für ein Ziel führt, das sich mit 15 m/s bewegt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, diese Wellenform mit einer Verarbeitung zu kombinieren, die alle Geschwindigkeitshypothesen jenseits der mehrdeutigen Geschwindigkeit nach dem in Verbindung mit 1 erläuterten Prinzip untersucht. Genauer betrachtet, wählt man also die "groben" Geschwindigkeitswerte V mit einer Einzelschrittlänge ΔV derart, daß die Inkrementierung des Entfernungsfachs zwischen der ersten und der letzten Rekurrenz höchstens ein Fach betrifft, daß also gilt: N·ΔV·Tr ≤ δR
  • Wegen der Verbindungsbilanz ist es meist notwendig, eine Impulskompression vorzunehmen, um eine Bandbreite von 1 GHz zu haben. Man kann beispielsweise Impulse von 1 μs auf eine Nanosekunde komprimieren.
  • Die verwendete Wellenform ist besonders günstig wegen ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Störsignalen und ihrer Unauffälligkeit aufgrund der großen verwendeten Bandbreite.
  • Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise in einer Vorrichtung erfolgen, die wie in 5 gezeigt aufgebaut ist.
  • In dieser 5 ist sehr schematisch der Sendeteil und der Anfang des Empfangskanals dargestellt.
  • Ein Sender 3, der von einem Modulator 4 gemäß der erwähnten Wellenform moduliert ist, das heißt beispielsweise frequenzmodulierte Impulse liefert, überträgt die auszusendende Welle an eine Antenne 1 über einen Zirkulator 2.
  • Die von der Antenne aufgefangenen Signale gelangen über den Zirkulator 2 zu einem üblichen Empfänger 5 und dann zu einer Impulskompressions-Vorrichtung 6. Die Signale werden dann in einer Schaltung 7 getastet und digitalisiert, die die Tastproben xr,t liefert, wobei r die Rekurrenznummer ist, die zwischen 0 und N – 1 variiert, und t der Rang des Entfernungsfachs entsprechend der Tastprobe.
  • Die Vorrichtung zur Erfassung des Ziels gemäß der Erfindung enthält ebensoviele gleiche Verarbeitungskanäle wie zu analysierende Entfernungsfächer. Zwei dieser Kanäle entsprechend den Enfernungsfächern des Rangs 0 und des Rangs t wurden dargestellt. Jeder Kanal enthält einleitend eine Vorrichtung 10.0, ... 10.t, ..., in dem unter allen von der Schaltung 7 gelieferten Tastproben diejenigen gesucht werden, die dem betrachteten Entfernungsfach für jede Hypothese einer groben Geschwindigkeit entsprechen. Am Ausgang entsprechend der vermuteten Geschwindigkeit des Ziels liefert die Suchvorrichtung für das Entfernungsfach t die Tastproben xr,Γ(t–r(V·Tr/δR]
  • Hierbei bezeichnet Γ[] die nächstliegende ganze Zahl der zwischen den Klammern eingeschlossenen Größe. Man bezeichnet V als negativ für ein sich entfernendes Ziel. Für jede Geschwindigkeit V werden die Tastproben nach Kompensation hinsichtlich des Wechsels des Entfernungsfachs an eine Schaltung 11.00 bis 11.0(P – 1), ...; 11.t0 bis 11.t(P–1) zur Bildung der Fourier-Transformierten übertragen, auf die eine Schwellschaltung 12.00 bis 12.0(P – 1), ...; 12.t0 bis 12.t(P – 1) folgt.
  • Die Schaltung zur Bildung der Fourier-Transformierten, beispielsweise die Berechnung der schnellen Fourier-Transformierten FFT für die Entfernung d·δR und die Hypo these der Geschwindigkeit V, berechnet den Pegel des Signals nach folgender Formel:
    Figure 00110001
  • Verwendet man N verschiedene Werte von V, verteilt in einem Bereich der Breite von ±λ0·Fr/4 um den groben Geschwindigkeitswert V herum, dann kann man durch die Fourier-Transformierte N Signalwerte berechnen, die zu einem genauen Wert der Geschwindigkeit für jede Schaltung zur Bildung der Fourier-Transformierten führt.
  • Eine Extraktionsschaltung 13.0, ..., 13.t, ... erlaubt es, ausgehend von der groben Geschwindigkeitsinformation und den feinen Geschwindigkeitsinformationen, die vom Ausgang der Schaltung zur Bildung der Fourier-Transformierten geliefert werden, deren Pegel die vorbestimmte Schwelle überschritten hat, die Informationen über das Vorliegen eines Ziels in der Entfernung t·δR und mit der eindeutigen genauen Geschwindigkeit Vf zu liefern, die von der groben Geschwindigkeit V und der entsprechenden Schaltung zur Bildung der schnellen Fourier-Transformierten gelieferte Feininformation abgeleitet wird.
  • Die Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zielerfassung erfordert hinsichtlich der Aussendung kein neues Element. Sender und Antennen, die im Band X mit einer relativen Bandbreite von 10% arbeiten sowie in der Lage sind, die auszusendenden Impulse zu modulieren, um eine Impulskompression durchzuführen, sind bekannt.
  • Die Empfangskanäle müssen an die Bandbreite angepaßt werden, insbesondere hinsichtlich der breitbandigen Analog/-Digitalwandlung.
  • Für die Verarbeitung sind erhebliche Kapazitäten erforderlich, da das Durchlaßband etwa tausendmal größer als das der üblichen Radarsysteme ist. Es ist auch möglich, diesen breitbandigen Betriebsmodus BFR nur für einen Teil der Entfernungsfächer zu implementieren.
  • Es sei bemerkt, daß die für den Entfernungsfachwechsel gesetzte Bedingung hinsichtlich der mehrdeutigen Geschwindigkeit durch folgende Formel beschrieben wird: N·Va·Tr = N·λ/2 > k·δR mit k ≥ 1 und daß der Wert von k die Größe der Sekundärkeulen der Mehrdeutigkeitsfunktion bestimmt (man kann beispielsweise für k den Wert 4 oder 5 verwenden).
  • Natürlich ist die Erfindung durch das Ausführungsbeispiel in keiner Weise beschränkt.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Erfassung von Zielen für ein breitbandiges und hinsichtlich der Entfernung nicht mehrdeutiges Impuls-Dopplerradarsystem mit niedriger Wiederholfrequenz und hoher Entfernungsauflösung, wobei eine Gruppe von N kohärenten Impulsen ausgesendet wird und die Entfernungsauflösung δR, der Rekurrenzperiode der Impulse und die Dauer der Aussendung der Impulsgruppe so gewählt sind, daß sich ein Wechsel des Entfernungsfachs aufgrund der Bewegung eines bewegten Ziels ergibt, das zwischen der ersten und der letzten Rekurrenz der Impulsgruppe nicht im gleichen Entfernungsfach bleibt, wenn die Entfernung größer als ein Entfernungsfach der Tiefe δR für ein Ziel ist, dessen Geschwindigkeit der mehrdeutigen Geschwindigkeit des Radarsystems gleicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – für jedes Entfernungsfach sucht man die Tastproben des empfangenen Signals entsprechend den N Rekurrenzen der Impulsgruppe für jede Hypothese (V0 bis VN_1 ) einer realen Geschwindigkeit eines Ziels, wobei dieser Schritt für jedes Entfernungsfach und jeder Geschwindigkeitshypothese in jeder Rekurrenz die Tastprobe bestimmt, die der Kompensation der Entfernungsfachänderung aufgrund der Geschwindigkeit entspricht; – die Doppler-Analyse der in den N Rekurrenzen für jedes Entfernungsfach und jede Geschwindigkeitshypothese empfangenen Echos wird durchgeführt; – die Informationen jedes entdeckten Ziels werden entnommen aufgrund des Rangs des Entfernungsfachs, das die Entfernung des Ziels angibt, und des Ergebnisses der Doppler-Analyse sowie der entsprechenden Geschwindigkeitshypothese, wodurch sich die eindeutige Geschwindigkeit des Ziels er gibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt der Suche der Tastproben des empfangenen Signals die Geschwindigkeitshypothesen aufeinanderfolgenden groben Geschwindigkeitswerten des Ziels entsprechen, die sich voneinander durch einen inkrementalen Wert ΔV unterscheiden, derart, daß dieser Wert ΔV nicht zu einem Wechsel von mehr als einem Entfernungsfach zwischen der ersten und der letzten Rekurrenz des Impulszugs führt.
  3. Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Rekurrenz r die für ein Entfernungsfach t und eine Geschwindigkeit V ausgewählte Tastprobe die Tastprobe mit dem Rang ist, der dem ganzzahligen Teil von t – r·V·Tr/δR gleicht, wobei Tr die Rekurrenzperiode ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Inkrementwert ΔV so gewählt wird, daß gilt: ΔV ≤ δR/(N·Tr) wobei δR = c/2B gilt sowie c die Lichtgeschwindigkeit und B das Frequenzband des Radarsystems ist.
  5. Verfahren nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Doppler-Analyse der empfangenen Echos darin besteht, für jedes Entfernungsfach und die Geschwindigkeitshypothese ausgewählten Tastproben, nachdem sie in Phase gebracht wurden, zu summieren und die erhaltenen Summen mit einer Schwelle zu vergleichen, die das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Ziels bestimmt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppler-Analyse die Berechnung der Fourier-Trans- formierten der ausgewählten Tastproben gemäß der folgenden
    Figure 00150001
    wobei TtδR,V den Pegel des bei der Doppler-Analyse erhaltenen Signals für die Entfernung t·δR und V die grobe Geschwindigkeit bezeichnet, während Γ[t – r·V·Tr/δR] der nächstliegende ganzzahlige Wert von t – r·V·Tr/δR ist und Fo die Sendefrequenz ist.
  7. Vorrichtung zur Erfassung von Zielen für ein breitbandiges und hinsichtlich der Entfernung nicht mehrdeutiges Impuls-Dopplerradarsystem mit niedriger Wiederholfrequenz und hoher Entfernungsauflösung, das einen Sender (1 bis 4) zur Aussendung einer Gruppe von N kohärenten Impulsen, wobei die Entfernungsauflösung δR, die Wiederholperiode der Impulse und die Dauer der Aussendung der Impulsgruppe so gewählt sind, daß sich ein Wechsel des Entfernungsfachs aufgrund der Bewegung eines bewegten Ziels ergibt, das zwischen der ersten und der letzten Rekurrenz der Impulsgruppe nicht im gleichen Entfernungsfach bleibt, wenn die Entfernung größer als ein Entfernungsfach der Tiefe δR für ein Ziel ist, dessen Geschwindigkeit der mehrdeutigen Geschwindigkeit des Radarsystems gleicht, sowie Empfangsmittel (1, 2, 5, 6, 7) aufweist, die Tastproben des während jeder Rekurrenz der Impulsgruppe empfangenen Signals liefern, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält: – Mittel (10.0, 10.t, ...), die für jedes Entfernungsfach Tastproben des empfangenen Signals entsprechend den N Rekurrenzen der Impulsgruppe für jede reale Geschwindigkeitshypothese (V0 bis VN_1 ) eines Ziels suchen, wobei die Suche für jedes Entfernungsfach und jede Geschwindigkeitshypothese in jeder Rekurrenz die Tastprobe bestimmt, die der Kompensation Beziehung enthalt: des Wechsels des Entfernungsfachs aufgrund der Geschwindigkeit entspricht, – Rechenmittel (11.00 bis 11.0(N – 1); 11.t0 bis 11.t(N – 1) ...) für die Berechnung der Fourier-Transformierten unter den von den Suchmitteln ausgewählten Tastproben, – Mittel (12.00 bis 12.0(N – 1); 12.t0 bis 12.t(N – 1) ...) zum Vergleich der Ergebnisse der Fourier-Transformierten mit einer vorbestimmten Schwelle, um das Vorliegen eines Ziels zu erfassen, – und Extraktionsmittel (13.0, 13.t, ...), um eindeutige reale Entfernungs- und Geschwindigkeitsinformationen für jedes erfaßte Ziel zu liefern.
DE69720870T 1996-07-09 1997-07-04 Verfahren und Vorrichtung zur Zielerfassung für Doppler Radargeräte mit Hilfe von breitbandigen eindeutigen Pulsen Expired - Lifetime DE69720870T2 (de)

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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7570214B2 (en) 1999-03-05 2009-08-04 Era Systems, Inc. Method and apparatus for ADS-B validation, active and passive multilateration, and elliptical surviellance
US7777675B2 (en) 1999-03-05 2010-08-17 Era Systems Corporation Deployable passive broadband aircraft tracking
US7667647B2 (en) 1999-03-05 2010-02-23 Era Systems Corporation Extension of aircraft tracking and positive identification from movement areas into non-movement areas
US7889133B2 (en) 1999-03-05 2011-02-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Multilateration enhancements for noise and operations management
US7782256B2 (en) 1999-03-05 2010-08-24 Era Systems Corporation Enhanced passive coherent location techniques to track and identify UAVs, UCAVs, MAVs, and other objects
US8203486B1 (en) 1999-03-05 2012-06-19 Omnipol A.S. Transmitter independent techniques to extend the performance of passive coherent location
US8446321B2 (en) 1999-03-05 2013-05-21 Omnipol A.S. Deployable intelligence and tracking system for homeland security and search and rescue
US7739167B2 (en) 1999-03-05 2010-06-15 Era Systems Corporation Automated management of airport revenues
US7908077B2 (en) 2003-06-10 2011-03-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Land use compatibility planning software
JP3672778B2 (ja) * 1999-11-02 2005-07-20 三菱電機株式会社 レーダ装置及びそのコヒーレント積分方法
DE19963006A1 (de) 1999-12-24 2001-06-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung und Auswertung von Objekten im Umgebungsbereich eines Fahrzeuges
EP1576385A2 (de) * 2002-11-26 2005-09-21 James F. Munro Vorrichtung zur präzisen distanz- und geschwindigkeitsmessungund verfahren dafür
DE10258097A1 (de) * 2002-12-11 2004-07-01 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Abstands- und Geschwindigkeitsmessung von Objekten
US6989782B2 (en) * 2003-05-22 2006-01-24 General Atomics Ultra-wideband radar system using sub-band coded pulses
JP4096861B2 (ja) * 2003-11-04 2008-06-04 オムロン株式会社 検出装置
US7965227B2 (en) 2006-05-08 2011-06-21 Era Systems, Inc. Aircraft tracking using low cost tagging as a discriminator
CN101470202B (zh) * 2007-12-26 2012-05-23 清华大学 一种脉冲多普勒雷达系统及其信号处理方法
FR2928452B1 (fr) * 2008-03-07 2014-08-29 Thales Sa Dispositif de conduite de tir bas cout sur cibles fixes et mobiles
JP4712826B2 (ja) * 2008-05-15 2011-06-29 古河電気工業株式会社 パルスドップラレーダ装置
FR2980852B1 (fr) * 2011-09-30 2013-10-11 Thales Sa Procede d'estimation de la frequence doppler non ambigue d'une cible mobile, notamment marine, et radar mettant en oeuvre le procede
RU2513868C2 (ru) * 2012-06-14 2014-04-20 4 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (4 ЦНИИ Минобороны России) Способ обзорной импульсно-доплеровской радиолокации целей на фоне пассивных помех
FR3008191B1 (fr) 2013-07-05 2015-07-17 Thales Sa Procede de detection d'au moins une cible par radar doppler a impulsions avec mesure non ambigue de la vitesse radiale et radar doppler a impulsions pour la mise en oeuvre d'un tel procede
US10222454B2 (en) * 2014-08-19 2019-03-05 Navico Holding As Combining Reflected Signals
US10114116B2 (en) * 2014-08-19 2018-10-30 Navico Holding As Common burst for pulse compression radar
CN105786768A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 天津大学 基于小波变换水下鲸类叫声宽带模糊函数求解装置
CN107037430A (zh) * 2017-04-26 2017-08-11 北京环境特性研究所 用于飞行机载sar运动补偿的估计方法
US11294029B2 (en) * 2019-04-16 2022-04-05 GM Global Technology Operations LLC Radar system and method for updating waveform parameters
RU2713380C1 (ru) * 2019-06-18 2020-02-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Способ цифровой обработки сигналов в импульсно-доплеровской рлс с высокой частотой повторения и устройство для его осуществления
US20210011151A1 (en) * 2019-07-10 2021-01-14 GM Global Technology Operations LLC Radar range ambiguity resolution using multi-rate sampling
WO2021170133A1 (zh) * 2020-02-28 2021-09-02 加特兰微电子科技(上海)有限公司 提升目标探测精度的方法、集成电路、无线电器件及电子设备
CN113820678B (zh) * 2021-08-04 2023-12-22 西安电子科技大学 一种外辐射源雷达高重频跳频信号相参积累方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3765017A (en) * 1968-06-12 1973-10-09 North American Rockwell Amti range ambiguity resolver
US4106019A (en) * 1972-10-05 1978-08-08 Hughes Aircraft Company Range resolving doppler radar system
DE3811283A1 (de) * 1988-04-02 1989-10-12 Licentia Gmbh Pulsdopplerradar
US5115246A (en) * 1991-02-27 1992-05-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Radar target locating and tracking apparatus using a dual-interleaved pulse train radar waveform

Also Published As

Publication number Publication date
FR2751087A1 (fr) 1998-01-16
US5977905A (en) 1999-11-02
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EP0818691B1 (de) 2003-04-16
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