NL8304500A

NL8304500A - Werkwijze voor de momentane behandeling van hoekscintillatie ruis evenals monopulsradar ontvanger voor achtervolging welke een dergelijke werkwijze toepast.

Info

Publication number: NL8304500A
Application number: NL8304500A
Authority: NL
Original assignee: Thomson Csf
Priority date: 1982-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1989-11-01
Also published as: FR2629922A1; NL190493B; DE3347456A1; GB8333951D0; DE3347456C2; FR2629922B1; CA1272277A; NL190493C; IT1218391B; US5049888A; IT8368306A0

Description

83A015 /

Korte aanduiding: Werkwijze voor de momentane behandeling van hoekscintil-latieruis evenals monopulsradarontvanger voor achtervolging welke een dergelijke werkwijze toepast.

De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze voor de momentane 5 behandeling van de hoekscintillatieruis evenals een monopulsvolgradar-ontvanger welke een dergelijke werkwijze toepast.

De monopulsradar is op bekende wijze een volgradar die gebaseerd is op de vergelijking van twee of meer diagrammen van verschillende antennes die op een zelfde doel zijn gericht. Hij levert een meting van 10 de hoekafwijking die bestaat tussen de radaras-gedetecteerd doel en de as van de twee vergeleken antennediagrammen. Hij kan een of meer metingen uitvoeren,ιμin hoogte en/of breedterichting b.v. De antennediagrammen bij de ontvangst worden gebruikt in tenminste twee ontvangkanalen die worden aangeduid als "som” kanaal, dat een somsignaal behandelt, en tenminste 15 een "verschil" kanaal dat een verschilsignaal behandelt voor het beschouwde referentievlak (hoogte of breedte bij voorbeeld).

Wanneer het doel niet op de antenneas is in het beschouwde vlak ontvangen de twee ontvangkanalen verschillende signalen en de vergelijking van de ontvangen signalen staat toe om de plaats van het doel ten opzichte 20 van de antenneas aan te geven. De onderlinge vergelijking van signalen van verschillende amplitude en fase is echter geen eenvoudig vraagstuk en men zoekt in de praktijk naar het terugbrengen tot een van de twee volgende gevallen die overeenkomen met twee soorten van monopulsbehandeling: - "fasemonopuls", wanneer de vergeleken signalen zodicht mogelijk 25 bij elkaar liggende amplituden hebben maar relatief variabele fasen.

- "amplitudemonopuls", wanneer de vergeleken signalen fasen hebben die zo dicht mogelijk bij elkaar liggen maar amplituden die betrekkelijk variabel zijn.

8304500' 83A015 - 2 -

Voor de vereenvoudiging van de toelichting zijn de volgende redeneringen aangehouden in een vlak, maar zij zijn eveneens geldig in het algemene geval. Wanneer verondersteld wordt, dat het doel puntvormig is, d.w.z. dat het gevormd wordt door een enkel terugkaatsend punt, en dat 5 het een afwijking heeft met een hoek Θ ten opzichte van de antenneas.

Wanneer men overgaat tot een behandeling van de tweede soort "amplitudemonopuls" ontvangen het "som" en "verschil" kanaal resp. de signalen S en ~K ,welke signalen in fase of in tegengestelde fase zijn en voldoen aan de volgende vectorvergelijking: 10 S = q.Q-.'s’, waarin g een proportionaliteitcoëfficiënt is.

Wanneer de afwijkingshoek 0 genormaliseerd wordt ten opzichte van een hoek Θ o, waarvoor j -A j = jif | , verkrijgt men de vergelijking:

~K = (h). T

waarin(h) de genormaliseerde afwijkingshoek is.

15 Nten zal £o de "ruwe" afstandsmetingoperator noemen die op bekende wijze is vastgelegd door de verhouding (1) van het scalair produkt van de S som en verschilvectoren ten opzichte van het kwadraat van de moduul van de somvector S.

£0 - —u) I S|2 20 Voor een puntvormig doel, wanneer de parasitaire ruisen nul zijn, is de ruwe afstandsmeetoperator £ o gelijk aan ©

Wanneer daarentegen het doel wordt gevormd door een aantal N heldere punten Mi, waarbij i_ ligt tussen 1 en N, kunnen de bemonsterde somvector S en verschilvector Δ worden geschreven als: 25 iL . (_p.

S = ^ e J T1 (2) i = 1 Δ= V a;(H^ e > 1 (3) i = 1

In de vergelijkingen (2) en (3) zijn a^ en ^ ^ resp. de amplitude en de fase van het elementaire somsignaal dat overeenkomt met het heldere punt Mi en H i is de genormaliseerde hoekafwijking van elk helder punt 30 Mi ten opzichte van de antenneas.

De elementaire parameters a^ en^ÉT) ^ ontwikkelen zich slechts zeer 83 04 50 0.' 83A015 - 3 - langzaam met verloop van de tijd. Maar de elementaire fase ontwikkelt zich snel. Hij varieert van 2 % wanneer de afstand van het heldere punt Mi ten opzichte van de antenne varieert met Λ/2, waarin \de golflengte is van het uitgezonden signaal.

5 De richting die gegeven wordt door de ruwe afstandsmeetoperator £ , zoals hierboven werd vastgelegd door de betrekking c = S . Λ , onder-

0 \W

gaat daardoor fluctuaties die kunnen leiden tot het richten op een punt dat zeer dicht aan de buitenzijde ligt van de omvang E van het doel.

Dit verschijnsel dat hoekscintillatie wordt genoemd, of wordt 10 aangeduid door de Angelsaksische term "glint" is bijzonder hinderlijk telkens wanneer men op een complex doel een projectiel, zoals een raket, wil geleiden.

Het is daardoor nodig om dit verschijnsel zoveel mogelijk op te heffen, dus de zgn. "scintillatie"ruis te verminderen.

15 Er bestaan verschillende werkwijzen die bestemd zijn voor het verminderen van deze scintillatieruis. Hier worden er slechts twee aangehaald: - De eerste werkwijze bestaat uit het isoleren van de signalen die afkomstig zijn van verschillende heldere punten van het doel door gebruik- 20 making van het Doppler effect daar hun relatieve fasen zich na verloop van tijd ontwikkelen. Wanneer dit mogelijk is, kan men afzonderlijk de richting meten van elk punt ten opzichte van de antenneas.

Een dergelijke werkwijze is in het bijzonder beschreven in het Franse octrooischrift FR-A-2 466 025 op naam van aanvraagster.

25 Deze aldus verkregen filtrering voert een belangrijke vertraging in bij de meting van de hoekafstandsmeting.

Wanneer voorts de frequentie van de verschillende signalen zich in de tijd ontwikkelt, wordt hun scheiding moeilijk gemaakt.

- Een tweede werkwijze is beschreven in het Franse octrooischrift 30 FR-A-2 396 311, eveneens op naam van aanvraagster. Het is gebaseerd op het beginsel, dat de ruwe afstandsmeetoperator £o "goed" is, d.w.z. een richting levert die dicht bij die is van het zwaartepunt van het doel, wanneer de moduul van het somsignaal S voldoende hoog is ten opzichte van zijn gemiddelde waardej S j 35 Deze werkwijze die betere resultaten levert dan de eerste die met filtrering werkt, heeft echter een grote behandelingstijd, doordat men moet wachten totdat de moduul 1 S (van de somvector door een relatief 8304500? 83A015 - 4 - maximum gaat teneinde te beschikken over een afstandsmeting van goede kwaliteit.

Deze twee werkwijzen tonen het hoofdbezwaar van de werkwijzen van de bekende stand van de techniek die bestend zijn om zoveel mogelijk het 5 vraagstuk van de hoekscintillatie op te lossen, nl. de vertraging die zij invoeren bij de berekening van de afstandsmeetoperator.

De onderhavige werkwijze staat toe om dit bezwaar wegi te nemen en heeft als doel een werkwijze voor de behandeling van de hoekscintilla-tieruis van een doel, die gebruik : in een radarontvanger toestaat om 10 zonder bijkomende vertraging de doelrichting met een verminderde scintil-latieruis te verkrijgen.

Volgens de uitvinding berekent men een gewogen gemiddelde van de afgeleiden van de afstandsmeetoperators, die resp. gelijk zijn ten opzichte van de verhoudingen van de afgeleiden van het scalaire produkt van 15 de som- en de verschilvector en van het ontvangen vermogen, van welke afgeleide operators men kan aantonen, dat zij elk een gewogen gemiddelde zijn van de afwijkingshoeken <s> ^ van elk van de heldere punten van het doel.

Volgens de uitvinding wordt de werkwijze voor de behandeling van 20 de hoekscintillatieruis in een monopulsradar gekenmerkt, doordat hij achtereenvolgens de volgende rekentrappen omvat, uitgaande van de som S en verschil A signalen die door de antenne worden geleverd en waarvan de fase afhankelijk van de tijd varieert.: (k) - de berekening van de opeenvolgende afgeleiden Q van de orde 25 k vanaf k = 0 tot aan k = Ν' (Ν' 2), van het scalaire produkt Q = S . Δ van de som S en verschil signalen afhankelijk van de tijd, (k) - de berekening van de opeenvolgende afgeleiden P van de orde k afhankelijk van de tijd, vanaf k = 0 tot aan k = N', van het vermogen P = l sT I2 van het ontvangen signaal gelijk aan het kwadraat van het moduul 30 van het somsignaal S; - de berekening van (N1 + 1) afgeleide afstandsmeetoperators C Q(k) k = ""(kj' voor k = 0, waarin k = N'; en - de berekening van de samengestelde afstandsmeetoperator £ zoals N' £. n£k.£k f k - oj:__- 35 £ = N· hA' 83045007 83Δ015 - 5 - waarin de (Ν' + 1) wegingc$coëf f iciënt en β voor k = 0 tot k = N', coëfficiënten zijn die de kwaliteit kenmerken ten opzichte van de afstands-meting van het zwaartepunt van het doel, van de afgeleide afstandsmeet-operators die hiermede overeenkomen.

5 De uitvinding zal beter worden begrepen bij het lezen van de onderstaande beschrijving met bijzonderheden die gegeven wordt met verwijzing naar de bijgaande figuren, welke tonen: - Fig.1 een blokdiagram dat de trappen toont van de werkwijze volgens de uitvinding; 10 - Fig.2a_ tot 2c_, de krommen die de variaties tonen met de tijd vaa het vermogen P van het ontvangen signaal, van de ruwe afstandsmeetoperator en resp. van de bijbehorende "kwaliteits"coëfficiënt; - Fig.2a tot 3c, de krommen van de variaties met de tijd van het moduul van de afgeleide van de orde 1 van het vermogen P, van de afge- 15 leide afstandsmeetoperator en van de bijbehorende kwaliteitscoëfficiënt; - Fig. 4a_ tot 4c_, de krommen van de variaties met de tijd van het moduul van de afgèleide van de orde 2 van het vermogen P, van de afgeleide afstandsmeetoperator en van de bijbehorende kwaliteitscoëfficiënt; - Fig.5, de krommen van de veranderingen met de tijd van de ruwe 20 en samengestelde afstandsmeetoperators; - Fig.6a_, een uitvoeringsvorm van de radarontvanger die de werkwijze toepast van fig.1; - Fig.6b, een eerste uitvoeringsvorm met bijzonderheden van de radarontvanger van fig.6a; en 25 - Fig.6c_, een tweede uitvoeringsvorm met bijzonderheden van de radarontvanger van fig.6a.

Daar de behandelingswerkwijze volgens de uitvinding een numerieke behandeling is veronderstelt men, dat de radar die de behandeling uitvoert is uitgerust met bemonsteringsschakelingen (bij de frequentie 1/Te) 30 van de "som" en "verschil" signalen die afgegeven worden door de antenne en van numerieke behandelingsschakelingen.

Men herinnert zich, dat in het geval van een doel dat gevormd wordt door N heldere punten (i = 1 tot N) het som ~S en verschil A

signaal warden geschreven als: 35 N . 1 8304500 .' = 1 83A015 - 6 - A-l· (3) ιΓΐ

Man kan uit de vergelijkingen (2) en (3) het vermogen P van het ontvangen signaal afleiden N_ P = |SP = ^ a. 2 + 2 ^ a. a. cos (tP. - (4} UI 1 ... 1 ] 11 1

KJ

5 en Q, het scalaire produkt van het somsignaal S en verschil- signaal Δ Q = ?£= Σ a. 2 ©i + £ aj a; ((¾ * ©j>cos((f r»f j) (5, i = l i<) j

De opeenvolgende afgeleiden worden berekend door slechts rekening te houden met de fasevariaties daar de waarden a^ en (h)^ slechts 10 langzaam variëren met verloop van tijd: ptk> = fo a> f0*^1" H’jïJ410 (6) Q(k) = Z ^.((¾.¾)) [cos (¾.¾.)]¾) (7) in welke vergelijkingen cos t< <f 1 - % ) 3 ^ de afgeleide van de U orde van cos ( .) aangeeft.

15 Wanneer men met^ de vergelijking aangeeft:

Yk’i = .*?. aiaj[cos(Cfi-^j)'](k)

JU

worden de afgeleiden van de orde k van P en Q gegeven door de vergelijkingen (6) en (7) eenvoudiger uitgedrukt door de onderstaande vergelijkingen (8) en (9), doordat men ziet dat de vergelijking (4) van P wordt 20 afgeleid uit de vergelijking (5) van Q door H .= 1 te nemen voor elke i.

p(k) =t ik,i (8) i = 1 83 04 500.’ 83A016 - 7 -

Wanneer men de afgeleide operator £ noemt is de verhouding o<k> ✓ 7,' C ___ fel ° k,x k=[i^F“ = pao = iyw

Men kan vaststellen, dat £, een gewogen gemiddelde is van de hoeken (h).

waardoor de wegingscoëfficiënten )f ^ ^ worden beïnvloed.

De afgeleide operator levert een homogene grootheid bij een 5 afstandsmeting waarvan de "kwaliteit", d.w.z. de afwijking ten opzichte van het zwaartepunt van het doel, des te beter is naarmate de absolute (k) waarde van de noemer P groter is, d.w.z. naarmate de afgeleide van de orde k_ van het ontvangen vermogen groter is.

Volgens de uitvinding wordt de afstandsmeetoperator £ gelijkge-10 nomen aan: N' ς So* k-£k e- N,

k = 0 ” K

gewogen gemiddelde van (Ν' + 1) afgeleide operators 6, , waarbij de weging /> ^ wordt verkregen door de "kwaliteits"coëfficiënten (2 ^, d.w.z. afhankelijk van de kwaliteit van de afgeleide afstandsmeetoperator ten 15 opzichte van de afstandsmeting van het zwaartepunt van het doel.

Daar deze kwaliteit, zoals men reeds heeft vermeld, des te beter (k) is naarmate de absolute waarde van de noemer P van de afgeleide operator Ê ^ groter is, kan men op niet beperkende wijze een kwaliteits-coëfficiënt afhankelijk van |p^|nemen.

20 Dit stelt voor om b.v. in een eerste oplossing de coëfficiënt p, te nemen van een kwaliteit gelijk aan de verhouding L = iP<k) i = \ ^k #—ά—\—i— - van het moduul A, van de afgeleide van de orde k lp(k) If ”k y van het vermogen P van het ontvangen signaal bij deze zelfde "gefilterde" 25 grootheid A, , teneinde | P^J te normaliseren. De "gefilterde" grootheid ik I /1 \ | A^ is bij voorbeeld gelijk aan de gemiddelde waarde van A^ = | P' J over het voorafgaande interval.

Kleine waarden (kleiner dan een gekozen drempelwaarde P, van I (Ir \ ^ I L· |)lei^en tot zodanige fouten van dat de weging niet voldoende 30 is om deze af te stoten. In de praktijk zal men, bij deze waarden, een kwaliteitscoefficiënt nul laten overeenkomen: voor waarden van | P^| kleiner of gelijk aan een drempelwaarde P^, overeenkomende met een fractie 8 3 0 4 5 Ö 0 * 83A015 - 8 - ^ van de gefilterde waarde I (of wel wanneerkleiner of gelijk is aanö^), zal men de kwaliteitscoëfficiëntj^ gelijk aan nul nemen. De rekenschakelingen van deze coëfficiënten β^ zijn weergegeven in fig.öb.

C ....

Men kan eveneens, in een tweede oplossing, de kwaliteitscoefficien-ten resp. gelijk nemen aan (^ . P^)n waarin een constante is die homogeen op een tijdstip en n een geheel natuurlijk getal is groter of gelijk aan 2, waarbij de invoering van de coëfficiënt 't £ bestemd is voor het homogeniseren van de uitdrukking van de samengestelde afstands-10 meetoperator 6 .

Wanneer de behandeling numeriek is kan men volgens een niet beperkend voorbeeld ^ = Te nemen (voor elke k van 0 tot N1), waarbij Te de bemonsteringsperiode is. Wanneer de behandeling analoog is kan X gelijk worden genomen aan de tijdsconstante van::behandeling. In feite 15 moeten de (Ν' +1) coëfficiënten β^ die gebruikt worden voor de weging van de afgeleide operators 6^ (k = 0 tot N') niet alleen de kwaliteit vastleggen van de overeenkomende afgeleide afstandmeetoperators ten opzichte van de afstandsmeting van het zwaartepunt van het doel, maar zij moeten eveneens geen enkele degradatie invoeren van de spectrale dicht-20 heid van de samengestelde afstandsmeetoperator £ , en dit onafhankelijk van de signaal/ruisverhouding en onafhankelijk van de fluctuatiegraad van het doel.

In het geval van een doel dat geen enkele fluctuatie (of slechts een langzame fluctuatie) heeft maar verdrinkt in de warmteruis kan de 25 spectrale dichtheid van de samengestelde afstandsmeetoperator, berekend met behulp van de kwaliteitscoëfficiënt zeer veel groter worden dan die van de ruwe afstandsmeetoperator £ (of afgeleide operator van de orde k = 0).

De kwaliteitscoefficiënten volgens de tweede oplossing staan 30 beter toe om de relatieve variaties te compenseren van de opeenvolgende afgeleiden [p^ \ van het vermogen P zonder de spectrale dichtheid te degraderen van de samengestelde afstandsmeetoperator ten opzichte van die van de ruwe afstandsmeetoperator.

De onderstaande berekeningstrappen vormen de werkwijze volgens 35 de uitvinding, zoals wordt weergegeven door het blokschema van fig.1:

Uitgaande van de som S en verschild signalen afgegeven door de ontvangantenne berekent men achtereenvolgens: - het scalaire produkt Q = S . Δ van de twee signalen ~S*en * 8304500.

83A015 - 9 - (k) en zijn opeenvolgende afgeleiden Q van de orde k_ van 1 tot N' ten opzichte van de tijd; - het vermogen P = Hl2 van het ontvangen signaal en zijn opeen- (k) volgende afgeleiden P van de orde k van 1 tot N' ten opzichte van de tijd; - de (Ν' +1) afgeleide afstandsmeetoperators £ = (k) (k)

k ^ , ten opzichte van de afgeleide Q tot de afgeleide P

van hel scalaire produkt Q resp. van het vermogen P, evenals de kwaliteit scoëfficiënten behorende tot de afgeleide operators en bere kend uitgaande van de afgeleide van de orde k van het vermogen P van het ontvangen signaal, waarin k ligt tussen 0 en N'; en - de samengestelde afstandsmeetcperator -rN' 2_ Q> -t k*0 k Js- C-= —' fï Σ Pk k = 0 '

Fig. 2a_ tot 2c, 3a tot 3c, 4a tot 4c en 5 zijn verkregen door een numerieke nabootsing, waarbij het doel verondersteld wordt te worden gevormd deer zes heldere punten (N=6) waarmede de relatieve amplituden overeenkomen van de teruggekaatste signalen die resp. gelijk zijn aan tien, negen, twee, twee, twee, twee en zijn aangedreven met een beweging ten opzichte van de radarantenne. Zij vormen de ontwikkeling met verloop van de tijd van bepaalde grootheden. Het geringe beschouwde tijdsinterval, nl. 100ms, verklaart het pseudo-periodieke karakter van de verschijnselen.

Men veronderstelt, dat de radarontvanger is uitgerust met bemonster ings schakelingen van de som en verschilsignalen (deze schakelingen zijn niet in de figuren weergegeven) afgegeven door de antenne en door de numerieke behandelingssignalen die de bemonsterde en gecodeerde som-—·>· — signalen S en verschilsignalen 2λ afgeven.

Fig.2a, 3a_ en 4a_ tonen de variaties van het moduul van de afgeleide van de orde k_ van het vermogen P = jsi ^ van het door de antenne ontvangen signaal, voor k = 0, resp. 1 en 2 (Ν' =2).

Fig.2b, 3b en 4b tonen de variaties van de afgeleide operator c , o(k) vk - ' (waarin Q het scalaire produkt aangeeft van de somsignalen

P

S en verschilsignalen lx ), verhouding van de afgeleide van de orde k van het scalaire produkt Q tot de afgeleide van de orde k van het vermogen P, voor k = 0, resp. 1 en 2.

8304500.

83A015 - 10 -

In deze figuren is eveneens de omvang E weergegeven van het doel, teneinde de afstandsmetingswaarde te beoordelen die geleverd wordt door de afgeleide operators £k(k = 0,1,2) ten opzichte van de omvang E van het doel en van het zwaartepunt van de heldere punten die in hm amplitude 5 worden beïnvloed.

Er dient te worden opgemerkt, dat in deze fig.2b, 3b, 4b de afgeleide afstandsmeetoperator die op bepaalde tijdstippen is berekend buiten de omvang E van het doel valt en daardoor een foutieve informatie zal leveren. Dit is in het bijzonder het geval in fig.2b voor de ruwe af-10 standsmeetoperator (k =0), die b.v. gebruikt is in de tweede werkwijze van de bekende stand van de techniek (vermeld in de inleiding) waarbij de door £ geleverde afstandsmeetinformatie niet in aanmerking zal worden ° (k) genomen, wanneer het vermogen P van het ontvangen signaal een bepaalde drempel zal overschrijden en een relatief maximum zal bereiken, d.w.z. in 15 het geval van fig.2a, 2b na een tijdmeting van een veertigtal millisec.

Fig.2c_, 3c_ en 4c tonen de kwaliteitscoëfficiënten ^^(k =0, resp.

1 en 2) die gebruikt zijn, welke hier gelijk zijn aan (*k - < . p<k))n fK/ waarin n = 2 en = Te, terwijl Te de bemonsteringsperiode is van de 20 som- en verschilsignalen, hier gelijk aan 10 ms.

De vorm van de krommen die de variaties tonen van KL-h {fig.2c, 3c_, 4c_) is analoog aan die van de variaties van P_, I P I, |p<2,|.

Fig.5 toont tegelijkertijd de kromme van de variatie van de ruwe afstandsmeetoperator £q die gebruikt wordt bij de bekende stand van 25 de techniek en de samengestelde afstandsmeetoperator N' C 3- = 0 ftk ^k "f (?k *6% o 1 waarbij het aantal afgeleide operators 6^ wordt beperkt tot 3 (Ν' =2) (k = 0, 1, 2).

De schaal van fig.5 is vergroot ten opzichte van die van fig.2b, 30 3b, 4b. De omvang E is eveneens aangegeven teneindè de kwaliteit te ver gelijken van de ruwe operator £q en samengestelde operator £. Men kan hierdoor vaststellen, dat de variaties van de samengestelde afstandsmeetoperator met verloop van de tijd geheel binnen de ojnvang E van het doel liggen, wat niet het geval is bij de ruwe operator £ 8304500.' 83A015 - 11 -

In fig. 2a, 3a, 4a zijn in feite de waarde^ P, | P^ f ,Jp^| nooit tegelijkertijd minimaal. Tenminste een van de ruwe of afgeleide operators ^ levert daardoor een afstandsmeting van goede kwali teit en de gewogen lineaire combinatie £ is van goede kwaliteit over het gehele waargenomen ti jdsinterval.

De samengestelde afstandsmeetoperator £ kan "momentaan" worden aangemerkt in tegenstelling tot de gefilterde of gekozen afstandsmeetoperator van de bekende stand van de techniek die in de aanhef van de beschrijving is>aangegeven. In feite kan elke afgeleide van een functie in een even korte tijd als men wil worden berekend. In de praktijk worden de afgeleiden verkregen door eindige verschillen. Ie behandelingstijd hangt daardoor slechts af van de bemonsteringsperiode van het signaal en van de orde k van de afgeleide.

De aanwezigheid van een filtrering van l P^| in het geval van de coëfficiënten (¾ ^ volgens de eerste oplossing doet daardoor niets af aan het momentane karakter, daar β ^ slechts een wegingscoëfficiënt is die aan is aangelegd.

Het is noodzakelijk, dat het doel op juiste wijze door de radar wordt gevolgd; in het bijzonder is een goede hoekvolging nodig teneinde in het gebied te blijven van de linea-riteit van de afstandsmetingen.

Fig.6a toont een nietbeperkend uitvoeringsvoorbeeld van een gedeelte van een amplitude-monopulsVolgradarontvanger die gebruik maakt van de werkwijze volgens de uitvinding, waarin de samengestelde afstandsmeetoperator ζ , evenals in fig.5,wordt verkregen door dè lineaire combinatie van drie ruwe en afgeleide afstandsmeetoperators ε0.ει.ε2 (k = 0, 1, 2).

Deze beperking tot drie (Ν' =2) van het aantal afgeleide operators geeft (zie fig.5) een betrouwbare afstandsmeting £ , in tegenstelling tot de ruwe afstandsmeetoperator 0 maar is een nietbeperkend voorbeeld dat bestemd is voor het vereenvoudigen van de voorstelling van de radarontvanger. Het aantal N' operators is groter of gelijk aan twee.

De (niet weergegeven) antenne levert op continue wijze, uitgaande van de door het doel teruggezonden signalen, de som- en verschilsignalen die, voordat zij op numerieke wijze door de radarontvanger van fig.6a^ worden behandeld, eerst worden bemonsterd en vervolgens gecodeerd in (niet weergegeven) schakelingen, die de som S en verschil"2Γ signalen leveren.

De ondersamenstellen 1,2, 3 berekenen resp. de afgeleide afstands- 8304500.

83A015 - 12 - meetoperators £ , £-, , £~ uitgaande van de bemonsterde en gecodeerde som «4» - Q ^ S en verschil Δ. signalen.

De ondersamenstellen 4, 5, 6 bepalen de wegingscoëfficiënten , (^1' (^2 overeenkomende met de "kwaliteit" van elk van de ruwe of afge-5 leide afstandsmeetoperators £q, resp. ·

Het ondersamenstel 7 tenslotte berekent, uitgaande van de ruwe en afgeleide operators en de kwaliteitscoëfficiënten L· k’k· de samengestelde afstandsmeetoperator gelijk aan de lineaire som van de ruwe en afgeleide operators £ £^, £2, gewogen door de kwaliteits- 10 coëfficiënten M 1( die bij elke operator behoren.

(? o£o+(*l?l +0* 2f2 (Jo+ (?1 +<?2

Het eerste ondersamenstel 1 omvat een eerste rekenschakeling 11, die het bemonsterde en gecodeerde somsignaal S ontvangt en het vermogen P van het ontvangen signaal berekent gelijk aan het vierkant j S l ^ van 15 het moduul van het ingangssignaal S. De eerste rekenschakeling kan een gelijkrichtschakeling omvatten die in serie staat met een (niet weergegeven) vermenigvuldigingsschakeling, welke aan elk van zijn twee ingangen het gelijkgerichte signaal S ontvangt. Het ondersamenstel 1 omvat eveneens een tweede rekenschakeling 12, die aan zijn twee ingangen de bemon-20 sterde en gecodeerde som S en verschil Δ, signalen ontvangt en uit deze twee signalen het scalaire produkt Q = S TA berekent.

De twee signalen P en Q die door de eerste rekenschakeling 11 resp. de tweede rekenschakeling 12 worden afgegeven, worden aangelegd aan de ingang van een verdeelschakeling 13 die de verhouding Q = £Q berekent, 25 de afgeleide afstandsmeetoperator van de orde nul of de ruwe afstandsmeetoperator .

Het tweede ondersamenstel 2 omvat een eerste en een tweede differentiator 21 en 22, die resp. de uitgangssignalen P en Q van de eerste en de tweede rekenschakelingen 11 en 12 ontvangen en die resp. de signa-^ len P^ en geven tijdelijke afgeleiden van de orde 1 van de signalen P en Q die aan hun ingang worden aangelegd. Het ondersamenstel 2 omvat eveneens een verdeelschakeling 23, die gevoed wordt door de uitgangssignalen P^ en van de differentiatorschakelingen 21 resp.22 en de afgeleide afstandsmeetoperator afgeeft van de orde één.

35 Ete signalen P^ ^ en voeden eveneens een derde en een vierde differentiator 31 resp. 32 die tezamen met een verdëelschakelira 33 het 83 ft 4 5007 83A015 - 13 - derde ondersamenstel 3 vormen. De derde en vierde differentiator 31 resp.

(2) (2) 32 leveren resp. de ingangssignalen P en Q die overeenkomen met de afgeleide, ten opzichte van de tijd, van de ingangssignalen P^ en Q^, dus de tweede afgeleide, ten opzichte van de tijd, van het 5 vermogensignaal £ en het scalaire produkt Q die berekend worden door de (2) eerste en de tweede rekenschakeling 11 resp. 12. De signalen P en voeden de verdeelschakeling 33, die de verhouding £0= berekent, ^27 de tweede orde afgeleide van de afstandsmeetoperator.

Voor een groter aantal afgeleide afstandsmeetoperators (N'^>2), 10 worden de operators berekend door de ondersamenstellen die elk worden gevormd door twee differentiators en een verdeler evenals de ondersamenstellen 2 en 3.

De ondersamenstellen 4, 5, 6 bepalen de kwaliteitscoëfficiënten (k =0, 1, 2) die dienst doen voor de weging van de ruwe en afgeleide 15 afstandsmeetoperators £^.

Wanneer men, evenals hierboven werd vermeld met verwijzing naar fig.1, de coëfficiënten ^ volgens de eerste oplossing gelijk aan nul kiest of aan de verhouding

IP(k)I A

1 I I _ "k I (k) 1 = -—rr-r-j- — , waarin A, = [P de modulus is van de afgeleide |p< Ί r\f 20 van de k orde van het vermogen £ van het ontvangen signaal en 1 p(k)!f van de gefilterde waarde A^f van de voorgaande grootheid A^= J P^J, kunnen de ondersamenstellen 4, 5, 6 op niet beperkerde, identieke wijze worden vervaardigd, zoals door fig.6b is weergegeven en later aan de hand van deze figuur zal worden beschreven.

25 Het signaal P afgegeven door de eerste rekenschakeling 11 (k=0) voor het ondersamenstel 4 of door de eerste differentiator 21 (k=l) voor het ondersamenstel 5, of door de derde differentiator 31 (k=2) voor het ondersamenstel 6, wordt door de schakeling 10 gelijkgericht.

Het gelijkgerichte signaal A^ = |p^|wordt aangelegd aan de ingang 30 van de normalisatieschakeling 20. Deze schakeling 20 omvat b.v. een filter 201, dat aan de eerste ingang van een verdeelschakeling 202 een gefilterd signaal jp^j^ af geeft, waarbij de tweede ingang van deze verdeler 202 het uitgangssignaal | p^jvan de gelijkrichter 10 ontvangt.

De verdeler 202 berekent de verhoudingol, = IΡ^M van de ingangssignalen, ]p<k>tf 35 welke verhouding oC de genormaliseerde waarde is van het gelijkgerichte !/1 P K j en eveneens een niet gecorrigeerde waarde van de 8304500.

83A015 - 14 - kwaliteitscoëfficiënt ^ .

Zoals hierboven in de beschrijving werd vermeld leiden de kleine waarden van Jp^jtot fouten van welke fouten men kan onderdrukken door de overeenkomstige kwaliteitscoëfficiënt gelijk aan nul te nemen. 5 De vergelijking van de verhoudingo(, =Jp^| met de drempelwaarde , l^lf wordt uitgevoerd door de schakeling 30, die een impulssignaal Y afgeeft waarvan de sterkte gelijk is aan: -"0" wanneer | P(k)|<^CTk. |p(k)| -"1" wanneer | P^J ^0"^. Jp^j 10 Dit kan b.v. vorden uitgevoerd door een vermenigvuldigingsschakeling 301 en een vergelijkingsschakeling 302 die de drempelwaardeschakeling 30 vormt.

De vermenigvuldiger 301 ontvangt het signaal jp^J aan de uitgang f van het filter 201 van de normalisatieschakeling 20 en van een niet 15 weergegeven, uitwendig geheugen een drempelwaarde en geeft het signaal (T^. J p aan de ingang af van de vergelijker 302. De tweede ingang van de vergelijker 302 ontvangt het signaal |p^| aan de uitgang van de gelijkrichtschakeling 10.

Het impulssignaal Y aan de uitgang van de vergelijker 302 en het 20 signaalίή, = , afgegeven door de verdeler 202 van de normalisatie |p(k)|f schakeling 20, worden resp. aangelegd aan elk van de ingangen van een vermenigvuldigingsschakeling 40, waarvan de uitgang^ gelijk is aan de verhouding d, = | P , wanneer deze verhouding groter is danCTj en W\t aan nul wanneer deze verhouding kleiner of gelijk is aanCT^.

25 Het is deze gecorrigeerde waarde ^ die gebruikt wordt voor de weging van de ruwe en afgeleide afstandsmeetoperators £^ίη het ondersamenstel 7 van fig.6a_: (k=0) voor het ondersamenstel 4, β ^ (k=l) voor het ondersamenstel 5, (k=2) voor het ondersamenstel 6.

Wanneer de kwaliteitscoefficiënten ^ (k=0, 1, 2) die dienst doen 30 voor de weging van de ruwe en afgeleide afstandsmeetoperators £k zijn gekozen, volgens de tweede oplossing, gelijk aan^^.P^||n kunnen de ondersamenstellen 4, 5, 6 op identieke wijze worden uitgevoerd 83 04 50 0.

83A015 - 15 - zoals door fig.6c wordt weergegeven.

— (k)

Het signaal P , afgegeven door de eerste rekenschakeling 11 (k=0) voor h$t ordersamenstel 4 of door de eerste differentiator 21 (k=l) voor het ondersamenstel 5 of door de derde differentiator 31 (k=2) voor het 5 ondersamenstel 6, wordt in een schakeling 100 vermenigvuldigd met een constantewelke homogeen is op een tijdstip en verheven wordt tot de macht 1< door een schakeling 200 voor de verheffing tot de macht k waarin k=0 (dusX/j^ = 1) voor het ondersamenstel 4, k=l (dus £ ^ = 't, ) k k 2 K k voor het ondersamenstel 5, en k=2 (dusT £ = Z f ) voor het onder samenstel ^ ^ k (k) 10 5 bij de uitvoeringsvorm van fig.6a. Het resultaatt . P wordt ver volgens verheven tot de macht n (n ^ 2) in een schakeling 300, die de wegingscoëff iciënt ^ .P ^ ^ )n afgeeft.

Het laatste ondersamenstel 7 dat de gewogen combinatie uitvoert van de operators omvat drie vermenigvuldigingsschakelingen 71, 72, 73 15 die elk een afgeleide afstandsmeetoperator ontvangen, resp. 6Qvan de orde nul of de ruwe operator (aan de uitgang van het ondersamenstel 1), van de orde één (aan de uitgang van het ondersamenstel 2), £2 van de orde twee (aan de uitgang van het ondersamenstel 3) en de bijbehorende kwaliteitscoëfficiënt, nl. resp. ^(aan de uitgang van het 20 ondersamenstel 4), (2^ (aan de uitgang van het onder samenstel 5),^ (aan de uitgang van het ondersamenstel 6). De vermenigvuldigers 71, 72, 73 leveren resp. een signaal Pv ^o' ^1' ^1' ^2' ^2 ’

Het ondersamenstel 7 omvat eveneens een eerste en een tweede optel-schakeling 74 en 75. De eerste optelschakeling 74 ontvangt aan zijn drie 25 ingangen elk van de signalen £q, £2 aan de van de vermenigvuldigerschakelingen 71, 72, 73 en geeft een signaal af (^o " ^o + Pl ' ^1 + ^2 ' ^2‘ 08 tweec^e optel schakeling 75 ontvangt aan zijn drie ingangen elk van de signalen βο'βΐ'β 2 aan de uitgang van de ondersamenstellen 4, resp. 5, resp. 6 en geeft een signaal af 30 βο+ βΐ+ ?2·

Het ondersamenstel 7 omvat tenslotte een verdeelschakeling 76 die gevoed wordt door de respectieve uitgangssignalen van de optelschake-lingen 74 en 75 en levert de samengestelde afstandsmeetoperator, de verhouding van de twee ingangssignalen 35 £ = fto’ £q+ ^1' ^1' * i^2‘ ^2 βο+ βΐ+ ft>

Zoals hierboven reeds werd vermeld kan de aldus verkregen 83 04 50 0.

83A015 - 16 - afstandsmeetoperator £ als momentaan worden beoordeeld, doordat hij kan worden verkregen na een tijd die van de bemonsteringsperiode afhankelijk is en van de maximum orde (N'^2) van de afgeleide afstandsmeetoperators die optreden bij de berekening van de samengestelde operator £.

5 De samengestelde afstandsmeetoperator £, die op quasi momentane wijze met de werkwijze volgens de uitvinding wordt verkregen heeft een verminderde scintillatieruis en een betere achtervolging van doelen, vanuit het gezichtspunt van de nauwkeurigheid van de achtervolging en van de meettijd.

8304500?

Claims

83A015 - 17 - CONCLUSIES.

1. Werkwijze voor de behandeling van de hoekscintillatieruis in een monopulsradar, met het kenmerk, dat deze achtereenvolgens de volgende berekeningstrappen omvat, uitgaande van het somsignaal S en het verschil-signaal Δ die door de antenne worden berekend en waarvan de fase vari- 5 eert afhankelijk van de tijd: - berekening van de opeenvolgende /geleiden van de orde k, vanaf k=0 totaan k = N' (N'^2), van het scalaire produkt Q = S .Δ van —> -ï» het somsignaal S en het verschilsignaal A afhankelijk van de tijd; (k) - berekening van de opeenvolgende afgeleiden P van de orde k 10 afhankelijk van de tijd, vanaf k = 0 totaan k = N', van het vermogen P = 1Si2 van het ontvangen signaal gelijk aan het kwadraat van het moduul van het somsignaal S; (N'+l) - berekening van de /afgeleide afstandsmeetoperators E =Q(k) vk . voor k = 0 tot aan k = N'; en p(k) 15. berekening van de samengestelde afstandsmeetoperator E zoals ej'-oM* N' o ^k 20 waarin de (Ν' +1) wegingscoëfficiënten voor k = 0 tot k = N', coëfficiënten zijn die afhankelijk zijn van de kwaliteit van de afgeleide afstandsmeetoperators die hiermede overeenkomen, ten opzichte van de afstandsmeting van het zwaartepunt van het doel.

2. Behandelingswerkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 25 de kwaliteitscoëfficiënten evenredig zijn met de modulus A^=|p^\ van de afgeleide ten opzichte van de tijd van het vermogen P van het ontvangen signaal.

3. Behandelingswerkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de kwaliteitscoëfficiënten jp resp. gelijk zijn genomen ten i A | /l\l I /1 \ i 30 opzichte van de verhoudingen , = j P κ I waarin JP \4. een gefilterde P^f waarde is van A^.

4. Behandelingswerkwijze volgens een of meer van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat de kwaliteitscoëfficiënten P ^ gelijk worden 35 genomen aan nul wanneer A^ = [ P^jkleiner of gelijk is aan een 8 3 04 50 O1 % 83A015 - 18 - positieve drempelwaarde P^.

5. Behandelingswerkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de (Ν' + 1) kwaliteitscoëfficiënten ^ waarbij k_ gaat van 0 tot N' 5 resp. gelijk zijn aan: (Jk. . P(k))n waarin % ^ een homogene constante is op een ti jdstip en n een geheel natuurlijk getal is groter of gelijk aan 2.

6. Monopulsradarontvanger welke de behandeling swerkwijze toepast 10 volgens een of meer van de conclusies 1 tot 5, samenwerkend met een monopulsantenne die de signalen ontvangt welke door het achtervolgde: doel worden teruggezonden en de som en verschilsignalen uitwerkt, evenals bemonsterings en codeermiddelen die gecodeerde som"s' en verschil"^ signalen afgeven, met het kenmerk, dat deze is voorzien van: 15. eerste rekenmiddelen (11, 21, 31) van de opeenvolgende afge- (k) v leiden P van de orde k liggende tussen 0 en Ν' (N( Λ 2) van het |-*|2 vermogen P = I S ) van het ontvangen signaal, ten opzichte van de tijd; - tweede rekenmiddelen (12, 22, 32) van de opeenvolgende afge-(k) leiden Q van de orde k liggende tussen 0 en N', van het scalaire 20 produkt Q = S .Δ van de som S en verschilΛ signalen ten opzichte van de tijd; - derde rekenmiddelen (13, 23, 33) van de afgeleide afstands- (k) meetoperator f, = Q van de orde k liggende tussen 0 en N' gelijk ten opzichte van de tijdelijke afgeleiden van de orde k van het 25 scalaire produkt Q = S .den van het vermogen P = [ Sj van het ontvangen signaal. - vierde rekenmiddelen (4, 5, 6) van de coefficient^ die samenwerkt met elke afgeleide afstandsmeetoperator van de orde k tussen o en N' en de kwaliteit kenmerkt van de operator ten opzichte 30 van de afstandsmeting van het zwaartepunt van het doel; - vijfde rekenmiddelen (7) van de samengestelde afstandsmeet-operator £ gelijk aan de lineaire combinatie van de (Ν' +1) afgeleide afstandsmeetoperators gewogen door de bijbehorende kwaliteitscoëffi-ciënten.

7. Radarontvanger volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de eerste rekenmiddelen omvatten: - een eerste rekenschakeling (11) van het vermogen P^°^= P = |"s^ van het ontvangen signaal, uitgaande van het bemonsterde en gecodeerde 8304500. 83A015 - 19 - somsignaal S , m serie met -een aantal N' differentiators (21, 31) die in serie zijn geplaatst, waarbij de differentiator van de orde k de tijdelijke afgeleide berekent ~ (k-1) van het aan zijn ingang aangelegde signaal P 5

8. Radarontvanger volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de tweede rekenmiddelen omvatten: - een eerste rekenschakeling (12) van het scalaire produkt = Q = S .Δ van het bemonsterde en gecodeerde somsignaal S en het verschil-signaal"2T , in serie met 10. een aantal N' in serie geplaatste differentiators (22, 32), waar bij de differentiator van de orde k de tijdelijke afgeleide berekent ~ (k-1) van het aan zijn ingang aangelegde signaal Q

9. Radarontvanger volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de derde rekenmiddelen een aantal van (Ν' + 1) verdelers omvatten, waarbij Ί ^ elke verdeler van de orde k liggende tussen 0 en N' aan zijn eerste (k) ingang het signaal P ontvangt, dat door de eerste rekenmiddelen (k) (11, 21, 31) wordt afgegeven, en aan zijn tweede ingang het signaal Q ontvangt, dat door de tweede rekenmiddelen (12, 22, 32) wordt afgegeven en de verhouding van het tweede ingangssignaal tot het eerste ingangssignaal berekent.

10. Radarontvanger volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de vierde rekenmiddelen een aantal van (Ν' + 1) schakelingen (4, 5, 6) omvatten, waarbij elke schakeling van de orde k liggende tussen 0 en N' is samengesteld uit: 25. een eerste schakeling (10) die de modulus A. berekent van het (k) K signaal £ afgegeven door de eerste rekenmiddelen (11, 21, 31); - een normalisatieschakeling (20) van de modulus A, van het ik) * signaal Pv ; - een drempelwaardeschakeling (30) die een impulssignaal Y afgeeft, 30 waarvan de waarde "0" is voor de waarden van A^ kleiner dan of gelijk aan een positieve drempelwaarde (P^) en "1" voor de waarden van A^ groter dan deze drempelwaardè (p^), en - een vermenigvuldigingsschakeling 40 die de genormaliseerde modulus ontvangt die wordt afgegeven door de normalisatieschakeling 35 (20) en het impulssignaal (Y) afgegeven door de drempelwaardeschakeling (30) en de kwaliteitscoefficient ( j^) afgeeft.

11. Monopulsradarontvanger volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de vierde rekenmiddelen omvatten een aantal van (Ν' + 1) schakelingen (4, 5, 6), waarbij elke schakeling van de orde k die van 0 tot N' gaat* 8304500. * 83A015 - 20 - is samengesteld uit: - een eerste rekenschakeling (200) die een tijdconstante (X. ) k K verheft tot de macht k en een homogenisatiecoëfficiënt X,) afgeeft aan K de ingang van - een tweede rekenschakeling (100) die het produkt berekent van het (k) signaal (P ), afgegeven door de eerste rekenmiddelen (11, 21, 31), met de homogenisatiecoëfficiënt <*Ê> afgegeven door de eerste rekenschakeling (200); en - een derde rekenschakeling (300) die het produkt X £ . P^), afgegeven door de tweede rekenschakeling 100 verheft tot de macht n (n^-2) en aan de ingang van de vijfde rekenmiddelen (7) de kwaliteits-coëfficiënt (^ = (. P^)n afgeeft.

12. Radarontvanger volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de vi jfde rekenmiddelen omvatten: - een aantal van (N1 + 1) vermenigvuldigingsschakelingen (71, 72, 73), waarbij elke vermenigvuldigingsschakeling van de orde k liggende tussen 0 en N', aan zijn eerste ingang de kwaliteitscoëfficiënt ( van de orde k ontvangt, afgegeven door de vierde rekenmiddelen (4, 5, 6) en aan zijn tweede ingang de afgeleide afstandsmeetoperator ( £^) van de orde k, afgegeven door de derde rekenmiddelen (13, 23, 33) en het produkt (β^. £^) afgeeft van de twee signalen die aan zijn ingangen worden aangelegd; - een eerste optelschakeling (74) met (Ν' + 1) ingangen die resp. warden gevoed door de uitgangssignalen^. £^) van de (N1 + 1) vermenigvuldigingsschakelingen (71, 72,73) en een signaal afgeven |£k. £k,de algebraïsche som van de ingangssignalen; - een tweede optelschakeling (75) met (N1 + 1) ingangen die resp. worden gevoed door de kwaliteitscoëfficiënten (^) die berekend worden door de vierde rekenmiddelen (4, 5, 6) en een signaal N' f) «Γ" |i>k, af geven, de algebraïsche som van de ingangssignalen; en - een verdeelschakeling (76) die aan zijn eerste ingang het uitgangssignaal (Ν' β ^ .£ k ) ontvangt van de eerste optelschakeling ° * N (74) en aan zi jn tweede ingang het uitgangssignaal (|p pk ) van de tweede optelschakeling (75) en het samengestelde afstandsmeetsignaal £ afgeeft dat gelijk is aan de verhouding van het eerste ingangssignaal tot het tweede ingangssignaal. 8304500?