WO1992005454A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur darstellung von radar-echo-signalen - Google Patents

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Rudolf Knuesel
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Definitions

  • the invention relates to a method and a circuit arrangement for displaying radar echo signals.
  • echoes For the purpose of received echoes are displayed on a screen in such a way that an echo structure of the scanned objects results.
  • the echoes are amplitude dependent on the size, distance and reflection characteristics of the scanned targets.
  • the radar image resulting from this echo structure inevitably appears on the radar screen in a rising and falling brightness.
  • the invention is based on the object of improving a method for displaying echo signals in such a way that an overmodulation of brightness in the radar image is achieved
  • the object is achieved according to the invention in a method for representing o0 radar echo signals of the type defined in the preamble of claim 1 by the features in the characterizing part of claim 1.
  • the method according to the invention gives the radar image a cartographic appearance, in which the
  • the surface interior of the surface echo structures reproduced with reduced intensity is highlighted in color. This is then shown in color instead of gray.
  • the signal for brightness control is set to a predetermined high value at the start of the echo signal, then reset to a lower value regardless of the further course of the echo signal, temporarily to the high value again at the end of the echo signal and then set to zero.
  • the reduced value of the light control signal is preferably a medium value, but can have any value, including zero.
  • a preferred circuit arrangement for carrying out the method according to the invention is specified in claim 4.
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of the part of FIG. 1 delimited by a dash-dotted border line in FIG. 1, FIG.
  • 3 shows a radar echo signal
  • 4 is a digital one corresponding to FIG. 3
  • FIG. 5 shows a signal resulting from the signal according to FIG. 4 for controlling the brightness of the radar picture tube
  • Fig. 7 is a radar image of the same somewhat enlarged panoramic view, obtained by the method according to the invention or with the circuit arrangement according to the invention.
  • the (analog) echo signal S. (see FIG. 3) received by the receiver of the radar device (not shown) is fed to an analog-digital converter 1, the output signal range of which is divided into eight stages (0, 1, 2 , ... 7) is divided.
  • the corresponding digital signal S D appears, which is stored in three memories (3, 4, 5) and fed to an electrical unit 7, the output signal range of which is divided into three stages, minimum, maximum , average value (values 0, 7, 4 in Fig. 5) is divided.
  • the output of the assembly 7 takes its minimum value when each of four successive instantaneous values of the signal S n is minimal (zero), it takes its maximum value when one of the four
  • Instantaneous values is less than the maximum instantaneous value, and it takes the mean value when each of the four instantaneous values has the maximum value.
  • the electrical unit 7 is expediently an appropriately programmed EPROM. 5, groups of four instantaneous values of the signal S- specified, from which the associated value of the signal S "follows according to the aforementioned algorithm.
  • the output signal S ". the electrical unit 7 (EPROM) is converted in a digital-to-analog converter 9, the analog output signal of which is amplified in an amplifier 11 and is then used to control the brightness of the image display tube 13 or other image display units.
  • the algorithm which indicates the relationship between the four instantaneous value signals and the output signal S "of the electrical unit 7, ensures that the edges at the beginning and end of the output signal S H are steeper than those of the echo signal S, and are also steep are the signal transitions at the beginning and end of the range in which the signal S "has its mean value. This results in sharp edge contours of a gray area in the radar image in the case of coherent, ie reflecting from the same object, radar echo signals resulting in a flat echo structure. Thus, objects that are reproduced unsatisfactorily can also be displayed in the usual way
  • the new method for displaying radar echo signals is implemented in a very simple manner, in which - as usual - a signal for controlling the brightness of a reproduction unit for a radar image is derived from the radar echo signal.
  • the new method uses flat echo structures, which are shown on the radar image of extensive objects emerge, not over their entire surface, but along their outer surface contours, theirs

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von Radar-Echo-Signalen, bei welchem aus dem Radar-Echo-Signal ein Signal zur Hellsteuerung des Radarbilds abgeleitet wird. Zwecks Vermeidung einer Helligkeitsübersteuerung bei Vorhandensein flächenhaft ausgedehnter Echostrukturen und zur Verbesserung des Erkennens von Einzelheiten werden die auf dem Radarbild erscheinenden flächigen Echostrukturen von ausgedehnten reflektierenden Objekten längs ihren äußeren Flächenumrißlinien (Kontur) mit hoher Intensität und im Flächeninneren mit stark reduzierter Intensität wiedergegeben. Dadurch ergibt sich ein kontrastreiches Radarbild mit kartographischer Erscheinungsform, in welchem auch kleinere Ziele oder Ziele mit schlechteren Reflektionseigenschaften und damit geringer Intensität sehr gut erkannt werden können.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren und Schaltungsanordnung zur Darstellung vcn
Radar-Echo-Signalen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Darstellung von Radar-Echo-Signalen.
Es ist bekannt, daß bei Radargeräten, welche der Navigation, der Überwachung oder hiermit verwandten
Zwecken dienen, empfangene Echos auf einem Bildschirm derart dargestellt werden, daß sich eine Echostruktur der abgetasteten Objekte ergibt.
Es ist ferner bekannt, daß die Echos in ihrer Amplitude abhängig sind von der Größe, Entfernung und den Reflektionseigenschaf en der abgetasteten Ziele.
Das sich aus dieser Echostruktur ergebende Radarbild erscheint zwangsläufig in einer an- und abschwellenden Helligkeit auf dem Radarbildschirm.
Um diesem häufig unerwünschten Effekt zu begegnen, sir.d verschiedene Maßnahmen bekannt, wie zum Beispiel eine farbige Darstellung in Abhängigkeit von der Echoamplitude oder bei monochromatischer Darstellung die Echos auf gleiche Amplitudenwerte zu verstärken, um einen größeren Informationsσehalt zu erreichen. 1 Bei der letztgenannten Darstellung der Echo-Signale hat sich jedoch gezeigt, daß bei Echostrukturen von flächenhaft ausgedehnten Objekten große helle Flächen auf dem Radarbild erscheinen, was bei einer Vielzahl solcher
5 Objekte eine Helligkeitsübersteuerung des Radarbildes bewirkt. Insbesondere bei Nachtfahrten stört diese Bildhelligkeit, so daß der Bedienende die Schirmhelligkeit in der Regel stark reduziert. Als Folge davon wird auch die Intensität kleinerer, punktförmiger oder schlecht 10 reflektierender Objekte auf dem Radarbild soweit reduziert, daß diese nicht oder nur sehr schlecht erkannt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Darstellung von Echo-Signalen so zu verbessern, daß 15 eine Helligkeitsübersteuerung im Radarbild bei
Vorhandensein flächenhaft ausgedehnter Echostrukturen vermieden wird und dadurch Einzelheiten im Radarbild wesentlich deutlicher zu erkennen sind.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Darstellung von o0 Radar-Echo-Signalen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.
Durch das erfindungsgemäß Verfahren erhält das Radarbild eine kartographische Erscheinungsform, bei welchem die vom
25 Radar erfaßten reflektierenden Objekte mit klarer, hervorstechender Kontur scharf umrissen abgebildet sind. Zum einen sind dadurch die ausgedehnten Objekte selbst besser zu erkennen und zum anderen treten durch die insgesamt reduzierte mittlere Helligkeit des Radarbildes
30 auch Einzelheiten, wie sehr kleine oder nur schwach reflektierende Objekte, deutlicher hervor. Der insbesondere bei Nachtfahrten störende Effekt der Helligkeitsübersteuerung ist eliminiert, so daß auch die Notwendigkeit einer Reduzierung der Bildschirmhelligkeit
35 mit der Folge der Unterdrückung kleinerer Objekte oder Objekte mit schlechter Reflektionseigenschaft und dadurch kleiner Intensität entfällt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß Verfahrens wird das mit reduzierter Intensität wiedergegebene Flächeninnere der flächenhaften Echostrukturen farbig unterlegt. Dieses wird dann, statt grau, farbig wiedergegeben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Signal zur Hellsteuerung am Echo-Signalanfang auf einen vorgegebenen hohen Wert gesetzt, danach unabhängig vom weiteren Verlauf des Echo-Signals auf einen niedrigeren Wert zurückgesetzt, am Echo-Signalende vorübergehend wieder auf den hohen Wert und danach auf Null gesetzt. Der reduzierte Wert des Hellsteuersignals ist vorzugsweise ein mittlerer, kann aber jeden beliebigen Wert, auch Null, annehmen.
Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in dem Patentanspruch 4 angegeben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen, die nur einen Ausführungεweg darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Übersichtsplan einer Anordnung zur Darstellung von Radar-Echo-Signalen,
Fig. 2 eine ausführliche Darstellung des in Fig. 1 von einer strichpunktierten Umrahmungslinie abgegrentzen Teiles von Fig. 1,
Fig. 3 ein Radar-Echo-Signal, H Fig. 4 ein Fig. 3 entsprechendes, digitales
Signal,
Fig. 5 ein aus dem Signal nach Fig. 4 hervorgegangenes Signal zur Helligkeitssteuerung der Radar-Bildröhre,
Fig. 6 ein Rundsichtradarbild, wie es unmittelbar mit dem Radar-Echo-Signal erhalten wird,
Fig. 7 ein Radarbild etwa derselben etwas vergrößerten Rundsicht, erhalten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Nach Fig. 1 wird das vom (nicht dargestellten) Empfänger des Radargeräts empfangene (analoge) Echo-Signal S. (vergl. Fig. 3) einem Analog-Digital-Wandler 1 zugeführt, dessen Ausgangssignalbereich in acht Stufen (0, 1, 2, ... 7) unterteilt ist. Am Ausgang des Wandlers 1 erscheint das entsprechende, digitale Signal SD (vergl. Fig. 4), das in drei Speichern (3, 4, 5) gespeichert und einer elektrischen Baueinheit 7 zugeführt wird, deren Ausgangssignalbereich in drei Stufen, Minimum, Maximum, mittlerer Wert (Werte 0, 7, 4 in Fig. 5) unterteilt ist.
Der Ausgang der Baueinheit 7 nimmt seinen minimalen Wert an, wenn jeder von vier aufeinanderfolgenden Momentanwerten des Signals Sn minimal (Null) ist, er nimmt seinen maximalen Wert an, wenn einer der vier
Momentanwerte kleiner als der maximale Momentanwert ist, und er nimmt den mittleren Wert an, wenn jeder der vier Momentanwerte den Maximalwert hat. Dazu ist die elektrische Baueinheit 7 zweckmäßig ein entsprechend programmiertes EPROM. In Fig. 5 sind über der Signalkurve „ Gruppen von jeweils vier Momentanwerten des Signals S- angegeben, aus denen der zugehörige Wert des Signals S„ nach dem vorgenannten Algorithmus folgt.
Das Ausgangssignal S„. der elektrischen Baueinheit 7 (EPROM) wird in einem Digital-Analog-Wandler 9 umgewandelt, dessen analoges Ausgangssignal in einem Verstärker 11 verstärkt wird und dann zur Helligkeitssteuerung der Bildwiedergaberöhre 13 oder anderer Bildwiedergabeeinheiten dient.
Durch den Algorithmus, der den Zusammenhang zwischen den vier Momentanwertsignalen und dem Ausgangssignal S„ der elektrischen Baueinheit 7 angibt, wird erreicht, daß die Flanken am Anfang und Ende des Ausgangssignals SH steiler als die des Echo-Signals S, sind, und ebenso steil sind die Signalübergänge am Anfang und Ende des Bereichs, in dem das Signal S„ seinen mittleren Wert hat. Dadurch entstehen im Radarbild bei eine flächige Echostruktur ergebenden zusammenhängenden, d. h. vom gleichen Objekt reflektierten, Radar-Echo-Signalen scharfe Randkonturen einer grauen Fläche. So können auch bei üblicher Darstellung unbefriedigend wiedergegebene Objekte zur
Geltung kommen. Dies ist aus einem Vergleich des in Fig. 6 dargestellten Rundsichtradarbildes, das unmittelbar aus den Radar-Echo-Signalen erhalten ist, mit dem in Fig. 7 dargestellten Radarbild etwa derselben etwas vergrößerten Rundsicht, das nach dem vorliegenden Verfahren bzw. mit der vorliegenden Schaltungsanordnung erhalten ist, ersichtlich.
Mit dieser vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung wird in sehr einfacher Weise das neue Verfahren zur Darstellung von Radar-Echo-Signalen realisiert, bei dem - wie üblich - aus dem Radar-Echo-Signal ein Signal zur Hellsteuerung einer Wiedergabeeinheit für ein Radarbild abgeleitet wird. Bei dem neuen Verfahren werden im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren dieser Art flächige Echostrukturen, die auf dem Radarbild von ausgedehnten Objekten entstehen, nicht ganzflächig hell, sondern längs ihrer äußeren Flächenumrißlinien, ihrer
Kontur, mit großer Intensität, d. h. sehr hell, und im
Flächeninneren mit demgegenüber reduzierter Intensität, d. h. helligkeitsgedämpft, wiedergegeben. Dadurch entsteht ein kontrastreiches Radarbild mit kartographischem
Eindruck mit insgesamt geringerer mittlerer Helligkeit, welches die vorstehend ausführlich beschriebenen Vorteile bietet.

Claims

ϊPATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Darstellung von Radar-Echo-Signalen, bei welchem aus dem Radar-Echo-Signal ein Signal zur Hellsteuerung einer Wiedergabeeinheit für ein Radarbild abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Radarbild erscheinende flächige
Echostrukturen von ausgedehnten reflektierenden Objekten längs ihren äußeren Flächenumrißlinien (Konturen) mit hoher Intensität und im Flächeninneren mit demgegenüber reduzierter Intensität wiedergegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit reduzierter Intensität wiedergegebene Flächeninnere farbig unterlegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Hellsteuerung am Anfang des Radar-Echo-Signals auf einen vorgegebenen hohen Wert gesetzt, danach unabhängig vom weiteren Verlauf des Radar-Echo-Signals auf einen niedrigeren Wert zurückgesetzt, am Ende des Radar-Echo-Signals vorübergehend wieder auf den hohen Wert und danach auf Null gesetzt wird.
4. Schaltungsansordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Signallauf zwischen dem Radar-Echo-Empfänger und der Einheit (13) zur Wiedergabe des Radar-Bildes eine elektrische Baueinheit (7) angeordnet ist, die aus jeweils mehreren, aufeinanderfolgende Momentanwerten des € Radar-Echo-Signals (S*) ein für die
HelligkeitsSteuerung der Wiedergabeeinheit (13) maßgebendes Signal (S„) erzeugt, das einen minimalen
Wert annimmt, wenn jeder der Momentanwerte Null ist, einen maximalen Wert annimmt, wenn einer der
Momentanwerte kleiner als deren Höchstwert ist, und einen mittleren Wert annimmt, wenn jeder der
Momentanwerte deren Höchstwert hat.
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