NO176777B - Radaranlegg til påvisning av helikoptere - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et radaranlegg med en antenne, en senderenhet, en mottakerenhet og en påvisningsenhet som, for gjenstander som har deler i hurtig bevegelse, som f.eks. helikoptere, til bestemmelse av posisjonen av disse gjenstander på grunnlag av et antall på hverandre følgende målinger hvorved de målte verdier via en første avstand-asimut-hukommelse påtrykkes påvisningsenheten i grupper som, pr. gruppe, kan frembringe en påvisning, hvilke påvisninger påtrykkes en andre avstand-asimut-hukommelse. Videre er radaranlegget forsynt med knippesamler som bestemmer posisjonene av de enkelte påvisninger eller knipper av påvisninger i den andre avstand-asimut-hukommelsen og avgir disse posisjoner for videre behandling.

Et radaranlegg av denne art er kjent fra US-patent nr. 4 389 647. I det ovennevnte radaranlegg er radarparametrene som pulsrepetisjonsfrekvens og antennens rotasjonshastighet valgt slik at bladglimtene blir synlige. Disse bladglimt er sterke radarekko som fremkommer i det øyeblikk da rotorbladene står perpendikulært på radarstrålen og danner gode radarreflek-torer.

Når det gjelder vanlig overvåkningsradar blir radarparametrene valgt av helt andre årsaker. Av dette følger det at overvåkningsradar ikke, eller bare utilstrekkelig, kan påvise de ovennevnte bladglimt, noe som utelukker at bladglimtene kan danne grunnlag for et påvisningsprinsipp. Påvisningsevnen er derfor liten.

Formålet med oppfinnelsen er å komme frem til en løsning av dette problemet. Oppfinnelsen bygger på den observasjon at når styrken på refleksjon fra et mål måles med et antall radarpulser bestemmes den standard-avvikelse på grunnlag av de resulterende målte verdier, en standard-avvikelse som er uventet stor når målet er et helikopter.

Dette er også tilfelle hvis målingene utføres med en vanlig søkeradar. Spesielle foranstaltninger må imidlertid treffes for å utligne virkningen av antennerotasjonen.

Oppfinnelsen er et radaranlegg med påvisningsenhet som arbeider på grunnlag av den ovennevnte observasjon.

Oppfinnelsen er særlig egnet for anvendelse som søkeradar, men den kan også med fordel anvendes på andre radarområder der radarstrålen hviler på målet bare i en kort periode.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at påvisningsenheten også har: i. en tendensvurderingsenhet som for de målte verdier i en gruppe vurderer virkningen av den mulige bevegelse av antennen og på denne måte frembringer en best

passende tendenslinje;

ii. en beregningsenhet for standard-avvikelse som for de målte verdier i en gruppe beregner standard-avvikelsen av de målte verdier i forhold til ten-densl inj en for denne gruppe og på denne måte

frembringer en standard-avvikelsesverdi; og

iii. en terskelenhet som for hver gruppe sammenligner standard-avvikelsesverdien med en terskelverdi som i det minste er avhengig av gjennomsnittlig støynivå i mottakerenheten og som frembringer en påvisning når den blir overskredet.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene, der: Fig. 1 viser et diagram for et avstand-asimut-område der den

skyggelagte del representerer et helikopter,

fig. 2 viser samme diagram, men gjengir nå de grupper hvori standard-avvikelsen er beregnet,

fig. 3 viser virkningen av antennebevegelsen på målets

styrke; og

fig. 4 er et blokkdiagram for påvisningsenheten.

Det er i denne forklaring forutsatt at radarsystemet det gjelder er en søkeradar hvis utgang er forbundet med en todimensjonal hukommelse, nemlig avstand-asimut-område. Hver avstand-asimut-celle inneholder radarekkostyrken for den avstand og den retning det gjelder. Hver antenneomdreining i avstand-asimut-området blir frisket opp. Påvisningsenheten er en signalprosessor som avsøker avstand-asimut-området etter hurtige svingninger i radarekkoets styrke. Slike svingninger er karakteristiske for helikoptere og andre gjenstander som har deler i hurtig bevegelse. For dette formål blir avstand-asimut-området delt opp i grupper og standard-avvikelsen for radarekkosignalene blir beregnet. For et helikopter ventes det en stor standard-avvikelse. Her finnes det imidlertid to forstyrrende faktorer som gjør det vanskelig å komme frem til en utvetydig konklusjon og som krever at det tas utfyllende foranstaltninger. Den første forstyrrende faktor er varme-støyen som ligger i et radarsignal. Denne støy bidrar til avvikelsen. Den andre forstyrrende faktor er variasjonen i radarekkoets styrke, som skyldes rotasjonsbevegelsen av antennen. Hvis det ikke treffes ytterligere foranstaltninger vil denne variasjon også bidra til avvikelse og kan dekke over den ekstra avvikelse som er typisk for et helikopter. Fig. 1 viser avstand-asimut-området hvori omrisset av helikopteret er merket slik det påvises av radaren. Hver skyggelagt avstand-asimut-celle har en tilhørende målstyrke bestemt av radaren. Inntil påvisningsenheten påtrykkes dette avstand-asimut-området, er det ikke klart om det er et helikopter eller en annen gjenstand man har for seg. Fig. 2 viser den måte hvorpå avstand-asimut-området deles i grupper hvori avvikelsen blir beregnet. I dette eksempelet er dimensjonene på gruppen 1x8, selv om det kan velges andre dimensjoner under hensyntagen til radarparametrene som pulsrepetisjonsfrekvens og rotasjonshastighet.

Den beregnede avvikelse sammenlignes med en terskelverdi som avhenger av radarmottakerens støynivå. Når terskelverdien overskrides, blir det forsøksvis antatt at man har for seg et helikopter og en påvisning for denne gruppe vil bli frem-brakt .

På fig. 3 representerer kurven 1 den teoretiske virkning av antennebevegelsen i en søkeradar på den målte styrke U på målsignalet som en funksjon av asimut for en tilfeldig gjenstand. Videre er det gitt åtte målte verdier for målstyrke som sammen danner en gruppe. En rett linje 2, som gjelder tendensvurderingen, er fremkommet på grunnlag av de minste kvadraters tilnærmelsesmetode. Ved beregning av avvikelsen for de målte verdier i forhold til denne linje blir virkningen av antennebevegelsen på avvikelsen så godt som opphevet.

Fig. 4 er et blokkdiagram for påvisningsenheten. I et første avstand-asimut-område 3 skriver radaren den målte målstyrke pr. avstand-asimut-celle. Dette området er nødvendig fordi fyllingen av dette området foregår pr. radarsveiping, dvs. i avstandsretningen, mens en tendensvurderer og avvikelses-beregnende enhet 5 via en velger 4 leser området i grupper i asimut-retningen. Den tendensvurderende og standard-avvikel-sesberegnende enhet 5 har spesielle foranstaltninger for å kompensere for antennerotasjonen. På grunn av denne rotasjo-nen vil på hverandre følgende målte verdi hele tiden forandre seg. Disse forandringer kan bidra til avvikelsen og kan dekke over den ytterligere avvikelse som er typisk for et helikopter. Av den grunn blir en tendeslinje nedtegnet på grunnlag av de målte verdier som finnes i en gruppe der man går ut fra den kjente form på antennestrålen, og da i den standard-avvikelse for de målte verdier bestemmes i forhold til den beregnede tendenslinje. En enkel tendenslinje er en rett linje avledet fra de målte verdier i gruppen, bestemt etter de minste kvadraters tilnaermelsesmetode.

Med et radaranlegg hvis antenne er stasjonær mens de målte verdier som finnes i en gruppe blir samlet vil tendenslinjen være nullinjen.

Den tendensvurderende og standard-avvikelses beregnende enhet 5 frembringer pr. gruppe standard-avvikelsen 6 for disse mål styrker. Også den gjennomsnittlige støystyrke 7 blir tilført, og denne er i seg selv tilgjengelig i en radarmot-taker, f.eks. for den automatiske forsterkningsregulering. De ovennevnte måleverdier tilføres en terskelkrets 8. Terskelkretsen kan frembringe en påvisning pr. gruppe avhengig av det faktum om den beregnede standard-avvikelse har overskredet terskelverdien, dannet av den gjennomsnittlige støystyrke i radarmottakeren multiplisert med en konstant faktor som benyttes for innstilling av verdien for falsk alarm. Påvisningene, som frembringes av terskelkretsen 8, skrives inn i et andre avstand-asimut-område 9. Via en velger 10 leser knippesamleren 11 området 10 og bestemmer posisjonen 12, knyttet til en påvisning eller et knippe av påvisninger.

Claims (5)

1. Radaranlegg med antenne, en senderenhet, en mottakerenhet og en påvisningsenhet, for gjenstander som Innbefatter deler 1 hurtig bevegelse, som f.eks. helikoptere, til bestemmelse av disse gjenstanders posisjoner på grunnlag av et antall på hverandre følgende målinger der de målte verdier, via en første avstand-asimut-hukommelse påtrykkes i grupper på påvisningsenheten som pr. gruppe kan frembringe en påvisning, hvilke påvisninger påtrykkes en andre avstand-asimut-hukommelse, hvilket anlegg videre er utstyrt med en knippedanner som bestemmer posisjonen av individuelle påvisninger eller knipper av påvisninger i den andre avstand-asimut-hukommelse og avgir disse posisjoner for videre bearbeiding, karakterisert ved at påvisningsenheten også er forsynt med: i. en tendensvurderingsenhet som for de målte verdier i en gruppe vurderer virkningen av den mulige bevegelse av antennen og på denne måte frembringer en best passende tendenslinje; ii. en beregningsenhet for standard-avvikelse som for de målte verdier i en gruppe beregner standard-avvikelsen av de målte verdier i forhold til tendenslinjen for denne gruppe og på denne måte frembringer en standard-avvikelsesverdi; og iii. en terskelenhet som for hver gruppe sammenligner standard-avvikelsesverdien med en terskelverdi som i det minste er avhengig av gjennomsnittlig støynivå i mottakerenheten og som frembringer en påvisning når den blir overskredet.

2. Radaranlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at tendenslinjen blir vurdert på grunnlag av de minste kvadraters tilnærmelsesmetode.

3. Radaranlegg som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at gruppene er atskilt.

4. Radaranlegg som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at gruppene delvis overlapper hverandre.

5 . Radaranlegg som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at gruppene har en lengde på hare en avstandscelle.