NL9101720A - Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters. - Google Patents

Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters. Download PDF

Info

Publication number
NL9101720A
NL9101720A NL9101720A NL9101720A NL9101720A NL 9101720 A NL9101720 A NL 9101720A NL 9101720 A NL9101720 A NL 9101720A NL 9101720 A NL9101720 A NL 9101720A NL 9101720 A NL9101720 A NL 9101720A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
radar apparatus
radar
helicopter
determining
groups
Prior art date
Application number
NL9101720A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hollandse Signaalapparaten Bv filed Critical Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority to NL9101720A priority Critical patent/NL9101720A/nl
Priority to ZA927285A priority patent/ZA927285B/xx
Priority to AU26053/92A priority patent/AU656026B2/en
Priority to CA002080039A priority patent/CA2080039A1/en
Priority to DE69218334T priority patent/DE69218334T2/de
Priority to EP92203083A priority patent/EP0537841B1/en
Priority to ES92203083T priority patent/ES2100271T3/es
Priority to US07/957,784 priority patent/US5347282A/en
Priority to TR92/1000A priority patent/TR26133A/xx
Priority to JP4274328A priority patent/JP3026688B2/ja
Priority to AR92323405A priority patent/AR246614A1/es
Priority to BR929204000A priority patent/BR9204000A/pt
Priority to CN92111657A priority patent/CN1072267A/zh
Publication of NL9101720A publication Critical patent/NL9101720A/nl

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/5246Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi post processors for coherent MTI discriminators, e.g. residue cancellers, CFAR after Doppler filters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/343Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2923Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods
    • G01S7/2927Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods by deriving and controlling a threshold value
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/415Identification of targets based on measurements of movement associated with the target

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters
De uitvinding heeft betrekking op een radarapparaat voor het waarnemen en determineren van tenminste een helicopter, omvattende zendermiddelen, ontvangermiddelen, antennemiddelen, processor-middelen en een indicatiemiddel, waarbij het radarapparaat is ingericht voor het uit ontvangen radarecho's detecteren van blade-flashes afkomstig van rotorbladen van de helicopter en voor het bepalen van de herhalingsfrequentie van de blade-flashes.
Een radarapparaat van deze soort is bekend uit het octrooischrift US-A-4,389,647. Bij het daar beschreven radarapparaat worden uitgangssignalen van een dopplerradar gelijkgericht en door een hoogdoorlaatfilter gevoerd. Bij de aanwezigheid van een helicopter zullen optredende blade-flashes, sterke radarecho’s veroorzaakt door kortstondig loodrecht op de radarbundel staande rotorbladen, een signaal aan de uitgang van het hoogdoorlaatfilter produceren. De herhalingsfrequentie van dit signaal, overeenkomend met de herhalingsfrequentie van de blade-flashes, maakt het mogelijk een uitspraak te doen betreffende het type helicopter.
Een nadeel van deze methode is dat bij het gelijkrichtproces waardevolle informatie betreffende het type helicopter wordt verwijderd.
Het radarapparaat volgens de uitvinding heft dit bezwaar op en heeft als kenmerk, dat het radarapparaat is voorzien van middelen voor het per blade-flash bepalen van een doppler spectrum.
In het hierboven genoemde octrooischrift wordt opgemerkt dat de dopplerradar van het gepulste type of van het Cïï type kan zijn.
Beide typen radar kennen nadelen ten aanzien van het detecteren en determineren van helicopters. De pulsradar moet, om elke blade-flash waar te nemen, een hoge pulsherhalingsfrequentie hebben. Dit maakt de radar relatief duur en ongevoelig en het kan afstandsdubbel-zinnigheid veroorzaken. De CW radar geeft geen afstandsinformatie. Bovendien kent de CW radar het bij de vakman welbekende probleem van 1/f ruis, waardoor echo's van de rotorbladen, die een doppler-verschuiving kennen van slechts enkele kilohertz, moeilijk te detecteren zijn.
Een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm van het radarapparaat volgens de uitvinding kent deze bezwaren niet en omvat hiertoe middelen voor het uitzenden van een periodiek lineair frequentiegemoduleerd signaal, het genereren van een mengsignaal uit een deel van het uitgezonden signaal en uit ontvangen radarecho's, en uit Fourier-analysemiddelen voor het steeds verwerken van het mengsignaal afkomstig van één periode tot een frequentiespectrum, gerepresenteerd door N complexe waarden C-^ (i = 1, 2, ..., N).
Een aldus verkregen frequentiespectrum maakt het mogelijk de afstand van een waargenomen helicopter tot het radarapparaat te bepalen en tevens of het aantal rotorbladen van de helicopter even of oneven is.
De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarbij:
Fig. 1 een aantal rotors met de bijbehorende spectra weergeeft;
Fig. 2 een blokschema van een mogelijke uitvoeringsvorm van het radarapparaat volgens de uitvinding weergeeft;
Fig. 3 een blokschema van een mogelijke uitvoeringsvorm van de processor van het radarapparaat volgens de uitvinding weergeeft;
Fig. 4 een deel van een tweedimensionaal dataveld weergeeft, ter illustratie van een CFAR, gebaseerd op de tweedimensionale moving window methode.
Bij een doppler radar worden echo's van stilstaande of slechts langzaam bewegende objecten met behulp van filters verwijderd. De romp van een stilhangende of slechts langzaam bewegende helicopter is daarom moeilijk waar te nemen met behulp van een doppler radar. Het is wel mogelijk de snel bewegende rotorbladen waar te nemen. Zoals in het vakgebied welbekend, veroorzaakt een rotorblad, dat al draaiende kortstondig een positie loodrecht op de radarstraling aanneemt, een korte sterke echo, een blade-flash. Blade-flashes verraden de aanwezigheid van een helicopter en de herhalings-frequentie ervan hangt samen met het type helicopter. Radarapparaten volgens de stand der techniek kunnen, uitgaande van dit principe, een alarm en een type-indicatie genereren als een helicopter het radarapparaat nadert. Men gaat er hierbij van uit dat bij elke helicopter het rotortoerental binnen bepaalde nauwe grenzen varieert. Sommige herhalingsfrequenties zijn niet eenduidig aan een bepaalde helicopter toe te voegen. Een serie blade-flashes met een herhalingsfrequentie van 28 Hz kan bijvoorbeeld afkomstig zijn van een B105 helicopter, maar ook van een US Bradley 2B helicopter. Het heeft daarom zin om naar aanvullende criteria te zoeken, om zodoende een type-indicatie betrouwbaarder te maken.
Een aanvullend criterium kan worden gevonden in het spectrum van een blade-flash, zoals aangegeven in Fig. 1.
In fig. IA is schematisch de rotor van een B105 helicopter weergegeven plus het specrum van de bijbehorende blade-flash. Het positieve deel van het spectrum wordt veroorzaakt door het in de richting van de opvallende radarstraling draaiende blad. De hoogste frequentie wordt gegenereerd door de tip, die doorgaans met een snelheid van 230 m/sec beweegt. Het negatieve deel van het spectrum wordt veroorzaakt door het in tegenovergestelde richting bewegende blad. Het is een nagenoeg symmetrisch spectrum.
In fig. 1B is schematisch de rotor van een US Bradley 2B helicopter weergegeven plus het spectrum van de bijbehorende blade-flash.
Alleen een in onze richting bewegend blad staat loodrecht op de radarstraling. Daarom heeft het spectrum nagenoeg uitsluitend een positief deel. Draait de rotor verder over een hoek van π/3 radialen, dan komen we in een situatie die schematisch is aangegeven in fig. 1C, en heeft de blade-flash een spectrum met nagenoeg uitsluitend een negatief deel.
Bij de in fig. 1 aangegeven spectra is verondersteld dat de helicopter nagenoeg stil hangt zodat reflecties aan de romp van de helicopter een dopplertoon van ongeveer 0 Hz produceren. Heeft de helicopter een zekere snelheid in de richting van het radarapparaat, dan zal het hele spectrum in positieve richting opschuiven. Omdat de snelheid van de helicopter altijd slechts een fractie is van de snelheid van de tip, zal het wezen van de spectra, zoals weergegeven in fig. IA, B, C steeds behouden blijven.
Fig. 2 toont een blokschema van een mogelijke uitvoeringsvorm van het radarapparaat volgens de uitvinding. Zendermiddelen 1 zenden onder toepassing van antennemiddelen 2 radarstraling in de richting van de helicopter. Reflecties worden via antennemiddelen 2 toegevoerd aan ontvangermiddelen 3 en gemengd met een van de zendermiddelen 1 afkomstig referentiesignaal. Zo verkregen mengsignalen worden gedigitaliseerd in A/D omzetter 4 en toegevoerd aan Fourieranalysemiddelen 5, doorgaans een FFT eenheid. Processor 6 onderzoekt de zo verkregen spectra op de aanwezigheid van blade-flashes, op de vorm van de spectra en op de tijd die verstrijkt tussen opeenvolgende blade-flashes. Op deze wijze kan met een grote mate van waarschijnlijkheid het type helicopter worden vastgesteld en op het indicatiemiddel 7 worden aangegeven.
>
In een eerste speciale uitvoeringsvorm van het radarapparaat volgens de uitvinding wordt door zendermiddelen 1 CW radarstraling met een golflengte van 23 cm uitgestraald. Dit levert, uitgaande van een gebruikelijke tipsnelheid van 230 m/sec, een dopplersignaal op dat zich uit kan strekken van -2 kHZ tot +2 kHZ. A/D omzetter 4 digitaliseert dit signaal met een bemonsterfrequentie van 4 kHZ en voert dit digitale signaal naar Fourieranalysemiddelen 5, een 4-punts FFT-eenheid. De FFT-eenheid kent 4 uitgangssignalen, die respectievelijk -2 kHZ, -1 kHZ, 0 kHZ en 1 kHZ representeren.
De -1 kHZ en 1 kHZ representerende signalen worden toegevoerd aan processor 6, hier voorzien van twee drempelschakelingen en een combinatiecircuit. Als tenminste één van deze signalen een vooraf bepaalde drempel overschrijdt, wordt een blade-flash-detectie gegenereerd. Zijn beide signalen nagenoeg even sterk, dan wordt een even aantal rotorbladen verondersteld. Verschijnen beide signalen beurtelings, dan wordt een oneven aantal rotorbladen verondersteld. Verder gaat processor 6 na hoeveel tijd verstrijkt tussen opeenvolgende blade-flashes, waarna met een grotere mate van waarschijnlijkheid het type helicopter is vastgesteld.
De hier beschreven eerste speciale uitvoeringsvorm kan op enkele punten belangrijk worden verbeterd. Een eerste verbetering is het genereren van een afstandsindicatie voor een waargenomen helicopter. Een tweede verbetering is het verminderen van bij een GW radar welhaast onvermijdelijk optredende detectieverlies ten gevolge van 1/f ruis. Ontvangen dopplerverschoven signalen moeten concurreren met 1/f ruis van de zendermiddelen, welke ruis na reflectie aan enig nabij object de ontvanger binnendringt. Omdat dopplerverschoven signalen in de hierboven beschreven uitvoeringsvorm slechts ±1 kHZ van het uitgezonden GW signaal verwijderd zijn, is ernstig detectieverlies te verwachten.
In een tweede speciale uitvoeringsvorm wordt door zendermiddelen 1 eveneens CW radarstraling met een golflengte van ongeveer 23 cm uitgezonden, nu echter voorzien van FM-CW modulatie. Geschikt is bijvoorbeeld een zaagtandvormige frequentiemodulatie, waarbij periodiek, met een periode van 500 jusec, de frequentie lineair toeneemt met 2,5 MHZ. Onder toepassing van deze, op zich bekende, methode zullen stilstaande objecten mengsignalen genereren met een frequentie die afhangt van hun afstand tot het radarapparaat. Fourieranalysemiddelen 5 kunnen bestaan uit een FFT eenheid met 256 uitgangen die de mengsignalen, verkregen uit één periode van de zaagtandvormige frequentiemodulatie, verdeelt in 256 frequentie-gebieden van 0, 2 kHZ, 4 kHZ, 512 kHZ. Deze frequentiegebieden komen dan overeen met afstanden van 0, 60 m, 120 m, ..15360 m.
Op deze wijze is een in de literatuur welbekend FMCW radarapparaat gerealiseerd. Passen we dit radarapparaat toe op een nagenoeg stil hangende helicopter, dan ontstaat een spectrum, bestaande uit een voor elke periode nagenoeg gelijke mengfrequentie afkomstig van de romp, en soms, ten tijde van een blade-flash, van een meer gecompliceerd spectrum. Dit spectrum komt overeen met één van de spectra getoond in fig. 1, maar dan verschoven over een frequentie die overeenkomt met de mengfrequentie afkomstig van de rompecho.
Fig. 3 toont een blokschema van de processor 6 van het radarapparaat volgens de tweede speciale uitvoeringsvorm. Processor 6, nu aangesloten op de N uitgangen van de Fourieranalysemiddelen 5, dient allereerst echo's van nagenoeg stilstaande objecten te verwijderen. Daartoe is processor 6 voorzien van N hoogdoorlaat-filters 8.1, ..., 8.N, aangesloten op de N uitgangen C^, .... Cjg van de Fourieranalysemiddelen 5. Door de afsnijfrequenties van de filters zo te kiezen dat bijvoorbeeld ook reflecties aan auto's en andere voertuigen niet worden doorgelaten, zullen uiteindelijk vrijwel uitsluitend de spectra veroorzaakt door blade-flashes voor filteruitgangssignalen zorgen. Deze filteruitgangssignalen worden toegevoerd aan modulusbepalende elementen 9.1, ..., 9.N. De uitgangen daarvan worden toegevoerd aan drempelschakelingen D^, ..., Djj. Bij overschrijding van drempelwaarde D^ wordt het nummer i in een tussengeheugen 11 geschreven. Zo kan per sweep van 500 ^sec een aantal overschrijdingen in tussengeheugen 11 worden geschreven. Enkele overschrijdingen met nagenoeg opeenvolgende nummers kunnen duiden op een helicopter. De nummers geven een afstandsindicatie, het aantal opeenvolgende nummers een indicatie van het type rotor.
Geheel analoog aan de eerste uitvoeringsvorm zal een helicopter met een even aantal rotorbladen een relatief breed, van flash tot flash gelijkblijvend spectrum genereren. Een helicopter met een oneven aantal rotorbladen geeft een smaller spectrum, dat bovendien van flash tot flash verspringt, met dien verstande dat even flashes steeds hetzelfde spectrum geven en oneven flashes steeds dezelfde spectra geven. In de hier beschreven tweede speciale uitvoeringsvorm geeft een helicopter met een even aantal rotorbladen doorgaans een uitgangssignaal met vier opeenvolgende overschrijdingen. Een helicopter met een oneven aantal rotorbladen geeft doorgaans een uitgangssignaal met twee opeenvolgende overschrijdingen, waarbij de spectra van even en oneven flashes doorgaans steeds twee nummers verspringen.
Het tussengeheugen wordt gelezen door een eerste combinatiemiddel 12, dat nagenoeg opeenvolgende overschrijdingen bijeenvoegt tot een groep, van de groep de spectrale breedte bepaalt en voor de groep de afstand van de met de groep geassocieerde helicopter tot het radarapparaat bepaalt. Daarnaast tracht het eerste combinatiemiddel 12 aan de hand van de spectrale breedte te besluiten of het hier een helicopter met een even of met een oneven aantal rotorbladen betreft. Groepen die langer zijn dan vijf opeenvolgende overschrijdingen of korter dan twee opeenvolgende overschrijdingen, worden door het eerste combinatiemiddel verworpen. Als een blade-flash, die bij de hier gegeven radargolflengte een tijdsduur heeft van ongeveer 500 /zsec, tenminste nagenoeg samenvalt met één periode van de zaagtandvormige frequentiemodulatie, zal dit steeds lukken. Ongunstiger is de situatie waarin een blade-flash half in één periode en half in een volgende periode ligt. Spectrale verbreding, die hiervan het gevolg is, kan het dan onmogelijk maken om op grond van die ene blade-flash een conclusie te trekken. Het eerste combinatiemiddel is zo ingericht dat nagenoeg opeenvolgende overschrijdingen in twee opeenvolgende perioden worden bijeengevoegd tot één groep.
Door het eerste combinatiemiddel bepaalde groepen worden, samen met een systeemtijd, toegevoerd aan een tweede combinatiemiddel 13. Hierin wordt getracht opeenvolgende blade-flashes van een helicopter bijeen te zoekend Daartoe worden opeenvolgende overschrijdingen met gelijke nummers bevattende groepen gecombineerd en de tussenliggende tijd bepaald. Het tweede combinatiemiddel 13 verstrekt plotberichten die tenminste afstand, blade-flash frequentie en een parameter voor het even of oneven zijn van het aantal rotorbladen bevatten.
Op deze wijze verkregen plots zijn dermate betrouwbaar en reproduceerbaar, dat op basis van de tweede speciale uitvoeringsvorm een rondzoekradarapparaat voor helicopters kan worden gerealiseerd.
Een voorwaarde is dat voor het rondzoekradarapparaat de antenne-middelen 2 zodanig gedimensioneerd zijn, dat steeds tenminste twee opeenvolgende blade-flashes kunnen worden waargenomen. Op die wijze is het dan steeds mogelijk te constateren of het aantal rotorbladen even of oneven is en om de blade-flash frequentie te bepalen. Een mogelijke keus is bijvoorbeeld 40 omwentelingen per minuut en een horizontale openingshoek voor de antennemiddelen 2 van π/6 radialen. Alhoewel de azimuthnauwkeurigheid van het rondzoekradarapparaat betrekkelijk klein is ten gevolge van de grote horizontale openingshoek, is de azimuthresolutie uitstekend doordat een blade-flash slechts gedurende één of twee perioden zichtbaar is.
Als de tweede speciale uitvoeringsvorm wordt uitgevoerd als rondzoekradarapparaat kan het tweede combinatiemiddel 13 op basis van de opeenvolgende groepen de azimuthrichting van de helicopters schatten en aan de plotberichten toevoegen. Deze plotberichten kunnen dan in een tracker 14, zoals gebruikelijk in dit vakgebied, worden verwerkt tot tracks en vertoond op een indicatiemiddel 7.
Een tracker heeft als voordeel dat de kans op een vals alarm wordt gereduceerd. Hiertoe stelt tracker 14 bijvoorbeeld als eis dat gedurende tenminste twee opeenvolgende antenneomwentelingen een bepaald type helicopter op eenzelfde afstand en in eenzelfde azimuthrichting wordt waargenomen. Dit nu maakt een snelle detectie van een pop-up helicopter onmogelijk. Daarom is het tweede combinatiemiddel 13 uitgerust met een bibliotheek, waaruit de gebruiker bijvoorbeeld ten hoogste drie als zeer bedreigend geldende typen helicopters kan aanwijzen. Wordt een zo aangewezen helicopter gedetecteerd, dus een plotbericht gegenereerd met overeenstemmende karakteristieken, dan wordt dit plotbericht direct via leiding 15 aan het indicatiemiddel 7 toegevoerd.
In de tweede speciale uitvoeringsvorm is detectieverlies ten gevolge van 1/f ruis minder ernstig. Veronderstellen we bijvoorbeeld dat een helicopter wordt waargenomen op een afstand van 7,5 km. Het spectrum van de helicopter ligt dan rond 250 kHZ. Het spectrum van dezelfde helicopter bij toepassing van de eerste speciale uitvoeringsvorm ligt rond 1 kHz. Voor de 1/f ruisbijdrage geeft dit een verbetering van bijna 50 dB.
Toch kan een sterk reflecterend object in de nabijheid van het radarapparaat leiden tot een verhoging van het ruisniveau, zelfs zodanig dat de drempelschakelingen 10.^, ..., 10.jj hierdoor kunnen aanspreken. Om dit te voorkomen is processor 6 voorzien van een constante vals-alarmregeling: CFAR 16. Deze tracht, volgens op zich bekende strategiën, door aanpassing van de drempels D^, ..., Djj het aantal drempeloverschrijdingen per tijdseenheid althans nagenoeg constant te houden. Doordat een sterk reflecterend object bij het roteren van de antennemiddelen 2 geleidelijk in de bundel verschijnt, kan zo een goed werkende CFAR worden verkregen.
In een alternatieve uitvoeringsvorm van een CFAR wordt de drempel-functie en de CFAR functie gecombineerd met het eerste combinatie-middel 12. Drempelschakelingen 10.1, ..., 10.N en CFAR 16 ontbreken dan. Door de modulusbepalende elementen 9.1, ..., 9.N gegenereerde signaalsterkten worden nu direct in tussengeheugen 11 geschreven, in een tweedimensionaal veld, waarvan een deel wordt getoond in fig. 4. In horizontale richting worden opeenvolgende perioden geschreven, in verticale richting de signaalsterkten die door de modulusbepalende elementen 9.1, ..., 9.N gegenereerd zijn. In dit tweedimensionale veld wordt naar helicopters gezocht met behulp van een tweedimensionaal window, hier 7 perioden bij 7 signaalsterkten groot, waarbij een in een centraal gebied 17 liggende signaalsterkte wordt gedrempeld op basis van een gemiddelde signaalsterkte berekend over randgebied 18. Het eerste combinatiemiddel 12 kan zijn uitgevoerd als een snelle processor, die eerst de drempeling van de in het tweedimensionale veld aanwezige signaalsterkten uitvoert, vervolgens de individuele overschrijdingen bijeenvoegt tot groepen en tenslotte nagaat of met de groepen geassocieerde helicopters een even of een oneven aantal rotorbladen bezitten. De alternatieve uitvoeringsvorm van een GFAR heeft als voordeel dat het radar-apparaat minder gevoelig is voor storingen, in het bijzonder voor noise jamming.
Hoewel voor zowel de eerste als ook voor de tweede speciale uitvoeringsvorm radarstraling met een golflengte van 23 cm is gekozen, is elke golflengte geschikt om in combinatie met de hier beschreven uitvinding te worden gebruikt. Grote golflengten hebben als voordeel dat de blade-flash relatief lang duurt en slechts over een klein deel van het frequentiespectrum wordt uitgesmeerd, wat gunstig is voor de prijs van de processing. Kleine golflengten resulteren in een grotere radar cross-sectie van een rotorblad en gereduceerde antenne-afmetingen.

Claims (12)

1. Radarapparaat voor het waarnemen en determineren van tenminste een helicopter, omvattende zendermiddelen, ontvangermiddelen, antennemiddelen, processormiddelen en een indicatiemiddel, waarbij het radarapparaat is ingericht voor het uit ontvangen radarecho's detecteren van blade-flashes afkomstig van rotorbladen van de helicopter, en voor het bepalen van de herhalingsfrequentie van de blade-flashes, met het kenmerk, dat het radarapparaat is voorzien van middelen voor het per blade-flash bepalen van een doppler spectrum.
2. Radarapparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen omvatten middelen voor het uitzenden van een periodiek lineair frequentiegemoduleerd signaal, het genereren van een mengsignaal uit een deel van het uitgezonden signaal en uit ontvangen radarecho's, en uit Fourieranalysemiddelen voor het steeds verwerken van het mengsignaal afkomstig van één periode tot een frequentiespectrum, gerepresenteerd door N complexe waarden (i = 1, 2, ..., N).
3. Radarapparaat volgens conclusie 2, waarbij de processormiddelen zijn voorzien van N hoogdoorlaatfilters en N drempelschakelingen voorzien van drempelwaarden (i = 1, 2, ..., N), met het kenmerk, dat de voor opeenvolgende perioden uit de Fourieranalysemiddelen verkregen N complexe waarden (i = 1, 2, ..., N) worden toegevoerd aan de N hoogdoorlaatfilters, gevolgd door N modulusbepalende elementen, de N drempelschakelingen zijn aangesloten op de uitgangen van de N modulusbepalende elementen en de processormiddelen een overschrijding met nummer i in een tussengeheugen schrijven bij een overschrijding van drempelwaarde D^.
4. Radarapparaat volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de processormiddelen zijn voorzien van een constante vals-alarm regeling (CFAR) voor het op basis van het per tijdseenheid in het tussengeheugen geschreven aantal overschrijdingen aanpassen van de drempelwaarden (i = 1, ..., N).
5. Radarapparaat volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de processormiddelen zijn voorzien van eerste combinatiemiddelen voor het op basis van althans nagenoeg gelijktijdig in het tussengeheugen geschreven overschrijdingen met althans nagenoeg overeenstemmende nummers bepalen van groepen overschrijdingen en het bepalen van de afstand van de met deze groepen geassocieerde helicopters en van het even of oneven zijn van het aantal rotorbladen.
6. Radarapparaat volgens conclusie 2, waarbij de processormiddelen zijn voorzien van N hoogdoorlaatfliters, met het kenmerk, dat de voor opeenvolgende perioden uit de Fourieranalysemiddelen verkregen N complexe waarden C.· (i = 1, 2, ..., N) worden toegevoerd aan de N hoogdoorlaatfilters gevolgd door N modulusbepalende elementen, waarvan de uitgangswaarden in een tussengeheugen worden opgeslagen.
7. Radarapparaat volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de processormiddelen zijn voorzien van eerste combinatiemiddelen voor het bewerken van in het tussengeheugen opgeslagen moduluswaarden, waarbij: - met een moving window-methode drempelwaarden worden bepaald ten behoeve van een constante vals-alarm regeling; - drempeloverschrijdingen met hun nummers worden gegenereerd; - althans nagenoeg aaneengesloten groepen van overschrijdingen worden bepaald; - voor de groepen de afstand van met deze groepen geassocieerde helicopters en het even of oneven zijn van het aantal rotorbladen wordt bepaald.
8. Radarapparaat volgens conclusie 5 of 7, met het kenmerk, dat de processormiddelen zijn voorzien van tweede combinatiemiddelen voor het combineren van opeenvolgende groepen, op basis van althans nagenoeg overeenstemmende nummers van overschrijdingen, voor het verkrijgen van bijbehorende blade-flash herhalingsfrequenties.
9. Radarapparaat volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat tevens is voorzien in aandrijfmiddelen voor het om een verticale as doen roteren van de antennemiddelen en een antenne-azimuth hoekgever, aangesloten op de processormiddelen.
10. Radarapparaat volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de tweede combinatiemiddelen zijn voorzien van een azimuth-schatter voor het bepalen van de azimuth van een waargenomen helicopter op basis van bij verschillende azimuth-hoeken gemeten opeenvolgende, gelijke filtemummers bevattende, groepen en van de bekende azimuth-bundelbreedte van de antennemiddelen.
11. Radarapparaat volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de processormiddelen tevens omvatten een tracker voor het combineren van bij tenminste twee opeenvolgende omwentelingen van de antennemiddelen verkregen uitgangssignalen van het tweede combinatiemiddel tot een signaal geschikt voor het aansturen van het indicatiemiddel, welk signaal tenminste informatie betreffende afstand, azimuthrichting en type van waargenomen helicopters bevat.
12. Radarapparaat volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de tweede combinatiemiddelen zijn voorzien van middelen voor het genereren van een signaal, geschikt voor het aansturen van het indicatiemiddel, als opeenvolgende althans nagenoeg gelijke filtemummers bevattende groepen aan vooraf ingestelde criteria voldoen.
NL9101720A 1991-10-16 1991-10-16 Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters. NL9101720A (nl)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9101720A NL9101720A (nl) 1991-10-16 1991-10-16 Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters.
ZA927285A ZA927285B (en) 1991-10-16 1992-09-23 Apparatus for the observation and identification of helicopters.
AU26053/92A AU656026B2 (en) 1991-10-16 1992-09-30 Apparatus for the observation and identification of helicopters
CA002080039A CA2080039A1 (en) 1991-10-16 1992-10-07 Apparatus for the observation and identification of helicopters
DE69218334T DE69218334T2 (de) 1991-10-16 1992-10-07 Vorrichtung zur Wahrnehmung und Identifizierung von Hubschraubern
EP92203083A EP0537841B1 (en) 1991-10-16 1992-10-07 Apparatus for the observation and identification of helicopters
ES92203083T ES2100271T3 (es) 1991-10-16 1992-10-07 Aparato para la observacion e identificacion de helicopteros.
US07/957,784 US5347282A (en) 1991-10-16 1992-10-08 Apparatus for the observation and indentification of helicopters
TR92/1000A TR26133A (tr) 1991-10-16 1992-10-13 Helikopterlerin gözlenmesi ve taninmasi icin olan aygit
JP4274328A JP3026688B2 (ja) 1991-10-16 1992-10-13 レーダ装置
AR92323405A AR246614A1 (es) 1991-10-16 1992-10-14 Un aparato de radar doppler
BR929204000A BR9204000A (pt) 1991-10-16 1992-10-15 Aparelho de radar doppler
CN92111657A CN1072267A (zh) 1991-10-16 1992-10-15 观察与识别直升飞机的设备

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9101720A NL9101720A (nl) 1991-10-16 1991-10-16 Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters.
NL9101720 1991-10-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9101720A true NL9101720A (nl) 1993-05-17

Family

ID=19859810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9101720A NL9101720A (nl) 1991-10-16 1991-10-16 Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters.

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5347282A (nl)
EP (1) EP0537841B1 (nl)
JP (1) JP3026688B2 (nl)
CN (1) CN1072267A (nl)
AR (1) AR246614A1 (nl)
AU (1) AU656026B2 (nl)
BR (1) BR9204000A (nl)
CA (1) CA2080039A1 (nl)
DE (1) DE69218334T2 (nl)
ES (1) ES2100271T3 (nl)
NL (1) NL9101720A (nl)
TR (1) TR26133A (nl)
ZA (1) ZA927285B (nl)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4242700C2 (de) * 1992-12-17 2003-01-30 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Messung des Abstandes und der Geschwindigkeit von Objekten
GB2517659B (en) * 1993-06-23 2015-07-22 Dassault Electronique Radar for helicopters
FR2718250B1 (fr) * 1994-03-31 1996-06-07 Setid Procédé de sondage d'un canal.
US5689268A (en) * 1996-08-02 1997-11-18 Boeing North American, Inc. Radar detection and classification of helicopters
SE515481C2 (sv) * 1999-12-14 2001-08-13 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande vid mätning av radarmålarea hos ett mätföremål med både rörliga och fasta delar
JP3710986B2 (ja) * 2000-03-17 2005-10-26 株式会社東芝 ヘリコプタ検出装置とこの装置を用いた誘導飛翔体
EP1712931A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-18 Qinetiq Limited Method and apparatus for detecting a target in a scene
EP1731921A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-13 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Radar system for aircraft
US7522089B2 (en) * 2006-06-12 2009-04-21 Raytheon Company Airborne look-down doppler radar tracking of hovering helicopters using rotor features
JP5627164B2 (ja) * 2007-04-17 2014-11-19 三菱電機株式会社 目標類別装置
EP2293100B1 (en) * 2009-08-31 2012-01-25 Thales Nederland B.V. A surveillance system for detecting targets with high cross-range resolution between targets
CN102540163A (zh) * 2011-12-12 2012-07-04 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种基于常规相参雷达的直升机分类识别方法
US9306718B2 (en) * 2013-08-01 2016-04-05 Honeywell International Inc. System and method for mitigating helicopter rotor blockage of communications systems
CN104133211B (zh) * 2014-07-07 2016-08-24 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种多普勒频率变换雷达目标分类识别方法
GB201609640D0 (en) 2016-06-02 2016-07-20 Qinetiq Ltd Radar system for the detection of drones
JP6937600B2 (ja) * 2017-04-07 2021-09-22 リオン株式会社 ドローン検出システム及びドローン検出方法
CN109975780B (zh) * 2019-04-17 2022-12-06 西安电子工程研究所 基于脉冲多普勒雷达时域回波的直升机型号识别算法
RU2728278C1 (ru) * 2019-12-23 2020-07-29 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации Способ сопровождения вертолета в импульсно-доплеровской радиолокационной станции
KR102461930B1 (ko) * 2020-11-11 2022-10-31 국방과학연구소 무기체계 도플러 신호 모사 장치 및 그 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4490718A (en) * 1975-11-06 1984-12-25 Lockheed Electronics Co., Inc. Radar apparatus for detecting and/or classifying an agitated reflective target
DE2928907A1 (de) * 1979-07-18 1981-06-19 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur klassifizierung bewegter ziele
US4275396A (en) * 1979-10-12 1981-06-23 Jacomini Omar J Helicopter rotating blade detection system
DE3002148A1 (de) * 1980-01-22 1981-10-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur klassifizierung bewegter ziele
US4389647A (en) * 1980-12-22 1983-06-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Doppler discrimination of aircraft targets
US4670753A (en) * 1984-10-01 1987-06-02 The Boeing Company Method and apparatus for minimum amplitude time history analysis
DE3740141A1 (de) * 1987-11-26 1989-06-08 Siemens Ag Radarverfahren zur klassifizierung von hubschraubern
FR2654838B1 (fr) * 1989-11-17 1992-06-19 Thomson Csf Radar doppler pour la detection et la localisation d'helicopteres.
FR2656108B1 (fr) * 1989-12-19 1993-02-05 Thomson Applic Radars Centre Procede et systeme radar coherent a impulsions pour la detection d'unhe cible presentant des eclairs de tres courte duree.
EP0443243A3 (en) * 1989-12-21 1992-09-23 Siemens Plessey Electronic Systems Limited Pulse doppler radar system

Also Published As

Publication number Publication date
AU656026B2 (en) 1995-01-19
US5347282A (en) 1994-09-13
JPH05215843A (ja) 1993-08-27
EP0537841B1 (en) 1997-03-19
AR246614A1 (es) 1994-08-31
CN1072267A (zh) 1993-05-19
AU2605392A (en) 1993-04-22
DE69218334T2 (de) 1997-10-09
TR26133A (tr) 1995-02-15
EP0537841A1 (en) 1993-04-21
BR9204000A (pt) 1993-05-04
ZA927285B (en) 1993-03-25
CA2080039A1 (en) 1993-04-17
JP3026688B2 (ja) 2000-03-27
DE69218334D1 (de) 1997-04-24
ES2100271T3 (es) 1997-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL9101720A (nl) Inrichting voor het waarnemen en determineren van helicopters.
DK174601B1 (da) Radaranlæg til forhindring af fartøjers kollision under ringe sigtbarhed
JP6416391B2 (ja) Fmcwレーダーを用いて対象物の位置を決定する方法
JP2596499B2 (ja) 風のシア検出用機上気象レーダ
US8159388B2 (en) Method for filtering sea clutter in a radar echo using a hydrographic model
US6094160A (en) Interference rejection method for an automotive radar CW/ICC system
US5784026A (en) Radar detection of accelerating airborne targets
JPH10509507A (ja) パルス−ドップラーレーダにおいてレンジ−ドップラーのアンビギュイティを緩和するための装置および方法
US8823582B2 (en) FMCW radar sensor system having a device for detecting a radome coating
Diewald et al. Radar-interference-based bridge identification for collision avoidance systems
JPH06347545A (ja) 車両障害物検出装置
JP2004538492A (ja) 距離を測定する装置
NL9102125A (nl) Radarapparaat voorzien van een coherente cluttermap.
JPH0259951B2 (nl)
EP0126032B1 (en) Device for the identification and suppression of unwanted second trace echoes in radar systems
US7532152B1 (en) Automotive radar system
JP2828336B2 (ja) ヘリコプタの検出と位置測定のためのドプラレーダ
Taylor et al. Design of a new airport surveillance radar (ASR-9)
KR900002091A (ko) 목표물 검출기
JP2725955B2 (ja) 感度速度制御の方法及び装置
WO2018024343A1 (en) Adaptive pulse train layout
NL9301552A (nl) Radarapparaat.
Tikkinen et al. Joint utilization of incoherently and coherently integrated radar signal in helicopter categorization
NL9000437A (nl) Radarapparaat voor de detectie van helicopters.
KR102180983B1 (ko) 다중 표적 탐지 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed