NO149563B - Fremgangsmaate til klassifikasjon av bevegede maal. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til å sondre mellom bevegede mål under anvendelse av et doppler-radarapparat ved å tolke ekkosignaler som er avhengige av i forhold til målobjektet bevegede deler av dette, ved hjelp av spektralanalyse.

For identifikasjonen av mål ved hjelp av radarapparater er det ved forskjellige, f.eks. militære anvendelser nødven-dig å sondre mellom forskjellige klasser av mål. Med de for tiden anvendte kampfelt-radarapparater er det for en radariakt-tager i alminnelighet mulig å sondre mellom hjulbårne og belte-drevne kjøretøyer og personer. Finere sondringer innen disse målklasser lykkes bare leilighetsvis og med særlig godt utdan-nede radariakttagere. På grunn av den meget komplekse doppler-støy er en mer vidtgående klassifikasjon beheftet med betrak-telig usikkerhet.

Dette gjelder også spesielt for tidligere kjente utførelser av fremgangsmåter av den art som er angitt innledningsvis, altså hvor man under anvendelse av et doppler-radarapparat tolker ekkosignaler som er avhengige av i forhold til målobjektet bevegede deler av dette, ved hjelp av spektralanalyse. Således gir DOS 27 03 707 anvisning på en metode som skal muliggjøre automatisk gjenkjennelse av kjedekjøretøyer, idet man under-søker frekvensområdet i nærheten av den annen harmoniske i målekkoet som et kriterium for kjede glipp i forhold til marken. Metoden gjør det like lite mulig å sondre mellom forskjellige typer av kjedekjøretøyer som å sondre mellom forskjellige flytyper i den samme hovedklasse.

GB-PS 1.268.620 gir anvisning på en fremgangsmåte som bare tjener til å konstatere helikoptere med sterk hav-clutter, idet man tolker radarsignaler reflektert av rotorbladene. Noen fintolkning innen et typeskjema lar seg heller ikke gjennomføre med denne metode.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å gjøre det mulig å foreta en betydelig mer vidtgående og samtidig sikker identifikasjon av måltyper på. grunnlag av særtrekk ved disse. Med sikte på dette går oppfinnelsen i første rekke ut på at periodiske sekundærlinjer i doppler-frekvensspekteret, fortrinnsvis fremkalt ved modulasjon av doppler-ekkosignalene, etter å være bestemt og målt blir tolket i en spektralanalysator for å påvise typiske bestemmelseskjennetegn for identi-

fikas;jon av en måltype.

En gunstig videre utvikling av oppfinnelsen går ut

på for klassifikasjon av kjededrevne kjøretøyer å

velge ut og analysere de spektrale sekundærlinjeperioder som forårsakes av kjedeleddene i avhengighet av deres størrelse og relative hastighet i forhold til kjøretøyet.

Den således angitte oppfinnelse og nærmere enkeltheter ved den vil bli belyst nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser frekvensspektret for et beveget mål.

Fig. 2 anskueliggjør prinsippet for en innretning til gjennomførelse av fremgangsmåten ved et blokkskjema. Fig. 3 viser skjematisk et kjededrevet (larvebeltedrevet) kjøretøy som eksempel på et mål som skal klassifiseres.

Det doppler-frekvensspektrum for et beveget mål som er vist på fig. 1, oppviser foruten en primær dopplerlinje ved frekvens f et antall periodiske sekundære linjer N i en frekvensavstand f ( frembragt ved periodiske endringer i ref-leks jonsevnen, f.eks. hos roterende deler på kjøretøyet.

Fig. 2 viser en innretning til gjennomførelse av en målklassifikasjon ved hjelp av doppler-radar ved et flyvende objekt F. Innretningen setter seg sammen av et doppler-radarapparat DR som en innretning MTI til undertrykkelse av faste tegn er tilkoblet. De ekkosignaler fra bevegede mål som fås ved utgangen fra denne innretning, blir underkastet en spektralanalyse i en fast-fourier-prosessor FFP, og de digi-tale utgangssignaler blir klassifisert i en digital-prosessor DP og tilkjennegitt med et etterfølgende visende apparat A.

Klassifikasjonen av de bevegede mål i digital-prosesso-ren DP skjer her i flere skritt. Først bevirkes en kvalitativ vurdering av spektret med sikte på å skille ut ubrukelige spektralkomponenter som er forstyrret, støybeheftet, har uskik-ket målestokk for visning eller opptrer ujevnt. Så følger en grovklassifikasjon etter bestemte målklasser som luftfartøyer, landkjøretøyer, vannfartøyer og prosjektiler. Derpå følger så en bestemmelse og måling av de viktigste størrelser i spektret som skal undersøkes: frekvens og intensitet av den primære dopplerlinje (fDm)/ frekvensavstand mellom de viktigste sekundærlinjer (fc)• Med disse verdier gjennomfører man derpå en beregning av det eller de bestemmende særtrekk (f.eks. kjede-lengde ved panservogner) for identifikasjon av den enkelte måltype innen den respektive grovklassifikasjon. Ved sammenligning av de bestemmende særtrekk med de lagrede karakteristiske verdier for tidligere kjente mål skjer den bestemte tilordning (klassifikasjon), og resultatet blir fremvist. For tilfellet av at en tilordning ennå ikke er mulig, kan det nye mål tas med i en målkatalog (lærende automat) og personalet som betjener innretningen,få en tilsvarende henvisning.

Fig. 3 er et skjematisk sideriss av et kjedekjøretøy

som beveger seg med en midlere hastighet V , og hvis kjedeledd har en lengde e. Forenklet kan et slikt kjøretøy tenkes å gi et doppler-ekkosignal med frekvensspektrum som på fig. 1.

Ved kjedekjøretøyer er de radarreflekterende deler som beveger seg -i forhold til kjøretøyets hovedkropp, særlig utpreget. Under henvisning til et slikt kjedekjøretøy skal det i det følgende påvises at det er måleteknisk mulig å få frem fine forskjeller innen klassen kjedekjøretøyer ved hjelp av de mål-bare doppler-frekvensspektra, beroende på at karakteristiske dimensjoner av kjedeelementene lar seg fastslå.

Antas at hvert ledd av kjeden har minst ett utpreget refleksjonspunkt, som ligger en avstand e fra neste kjedeledd og endrer seg i løpet av bevegelsen av det enkelte ledds ref-leks jonstverrsnitt , oppviser kjedekjøretøyets dopplerspektrum flere karakteristiske, harmoniske sekundærlinjer med avstand f i frekvensspektret. I den forbindelse foreligger mellom de harmoniske sekundærlinjers frekvensavstand f cog den midlere hastighet Vm følgende sammenheng:

Ved anlayse av kjedekjøretøyers dopplerspektra er det derfor mulig å bestemme avstanden e mellom de enkelte kjedeledd og dermed å sondre mellom forskjellige kjedekjøretøyer såfremt disses kjedeledd har forskjellig størrelse.

I avhengighet av kjedekjøretøyets banevektor med hensyn på radarapparatet forandrer radialhastigheten seg etter en cosinusfunksjon. Det momentane aspekt lar seg anslå ved ut-nyttelse, av en del banepunkter ved suksessive iakttagelser eller ved optisk iakttagelse. I praktisk bruk turde det for spesielt truende mål, som f.eks. panservogner, ligge i nærheten av null grader. Ved hjelp av en dopplerradar og en tilhørende tydningsinnretning er det således mulig å bestemme lengden av et kjedekjøretøys kjedeledd e på følgende måte: 1. Ut fra dopplerspektret bestemmes de harmoniske sekundærlinjers frekvensavstand f og frekvensen f^ .

c 3 Dm

2. Den midlere hastighet V .av kjøretøyet lar seg ut-m2V

regne ut fra frekvensen f_ m :

Dm = -r-

Her betyr f radarapparatets sendefrekvens og Co lyshas-tigheten.

3. Lengden av de enkelte kjedeledd kan dermed utreg-nes som:

Her betyr a vinkelen mellom kjøretøyets banevektor og forbindelseslinjen radar/kjøretøy.

Her følger et talleksempel:

Ved en frekvensavstand f mellom de harmoniske sekundær- c

linjer fås

For beregningen legges følgende verdier til grunn:

Lengden av et kjedeledd utgjør dermed

e = 17,5 cm.

For spektralanalysen passer det å anvende en fast-fourier-analysator. Signalene fås da i digital form. Det er derfor hensiktsmessig å gjennomføre klassifikasjonen, eventuelt automatisk, med en spesiell digitalprosessor.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til å sondre mellom bevegede mål under anvendelse av et doppler-radarapparat ved å tolke ekkosignaler som er avhengige av i forhold til målobjektet bevegede deler av dette, ved hjelp av spektralanalyse, karakterisert ved at periodiske sekundærlinjer i doppler-frekvensspektret, fortrinnsvis fremkalt ved modulasjon av doppler-ekkosignalene, etter å være bestemt og målt blir tolket i en spektralanalysator for å påvise typiske bestemmelseskjennetegn for identifikasjon av en måltype.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at de karakteristiske sekundærlinjer ved sammenligning av sekundærlinje-perioden med på forhånd gitte frekvens-ønskeverdier og/eller frekvensforhold i forbindelse med bestemmelsen av målets banevektor underkastes en grovtyd-ning til sondring mellom forskjellige målarter, f.eks. ved luftfartøyer dyse-, propell-maskiner, helikoptere,og i en etterfølgende finvurdering underkastes en innordning i et typeskjerna for hver målart.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at de sekundærlinjer i doppler-frekvensspektret som resulterer av produktet av omdreiningstal-let for et beveget måls drivaggregat og antallet av de skov-ler som reflekterer radarsignalet, blir utnyttet for klassifikasjonen .

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at der for klassifikasjon av kjedekjøretøyer foretas utvalg og analyse av de spektrale sekundærlinjeperioder som forårsakes av kjedeleddene i avhengighet av disses størrelse og relative hastighet i forhold til kjøretøyet.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at der ved spektralanalysen bestemmes inn-byrdes avstand og/eller størrelse av kjedeleddene.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at spektralanalysen gjennomfø-res i en fast-fourier-prosessor.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at klassifikasjonen (grov-og finvurdering) av fast-fourier-prosessorens utgangssignaler skjer i en digitalprosessor.