DE2839727A1

DE2839727A1 - Impulsradar-verfahren

Info

Publication number: DE2839727A1
Application number: DE19782839727
Authority: DE
Inventors: Leon Chernick
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1977-09-21
Filing date: 1978-09-13
Publication date: 1979-03-22
Also published as: US4143373A; DE2839727C2; JPH0551865B2; NL7809610A; GB2005106A; CH634417A5; FR2404232A1; GB2005106B; IT1105967B; NL185104C; FR2404232B1; JPS5456793A; IT7851179A0; IL55467A

Description

Anmelder in: otuttgart, ü_u bepttiiXer 1V/.H

Hughes Aircraft Company P ί¹/)7 o/kr;

Centinela Avenue and

Teale otrcef,

Culver City, Calif., v.wt.A.

Verti'eter:

Kühler - uchwi
Patentanwälte
Hohentvjieliitraßti
7000 S

Die .Erfindung betrifft ein Iiapulüradar-Ver^-tln^en zur eindeutigen Messung der l-hitfernun^ und der j.ia<.iial^(?ni:hv;indigkeit eines Zieles, dun /sich in einer ij-borsi^imlo, iiiobeaondere FeützeicheneoliOiJ, ei'zeuf^enclen Urani'tun^ bei'indet.

Die Bildung und Auswahl einer ov.tiu?!len !''ox'iu für di-.x Üondesignal eines Hadarayijteiaa, das in Gegenwart von ütüruignalen, iniibesondere von Land- und/oder oeeclutf-er, i'iiele feststellen und verfolgen noil, bildet ein grundijiitslir-heu Problem, dem die -Entwickler' solcher övtiteiae s«it vielen Jahren gegenüberstehen. Die für die Leasjung der Entfernung und der HadialgeüchwiiidigJv'iit einosj Zieles geforderte Genauigkeit verlangt gewöhnlich, dali es sich bei den ausgesendeten üignal um einen periodischen Ia]Ai] ;;vuig oder einen

9 0 8 Γ: ' Γ· / 1 0 1 5

Zug codierter Signale handelt. Die Wahl eines solchen Impulssuges stellt jedoch Probleme bei d&r Auswahl der Impulsfolgefrequenz (PRF) und/oder der Trägerfrequenzoder HF-Bandbreite, damit; gewährleistet ist, daß die gewünschte Genauigkeit und die Unterscheidung von Störsignalen gewährleistet sind. Jedoch weder die Messung der Radialgeschwindigkeit noch der Entfernung mehrdeutig ist» Wenn beispielsweise die Impulsfolgefrequenz hoch genug gewählt ist» um eine unzweideutige Messung der Radialgeschwindigkeit zu gewährleisten, dann kann das unzweideutige Messungen ergebende Entfernungsintervall für viele Anvendungsswecke zu klein sein» Wenn statt dessen ei: ■· PEF gewählt wird, die niedrig genug ist_s um ein eindeutiges Entfernungsintervall brauchbarer Größe zu liefern^ dann kann die Fähigkeit zur eindeutigen Messung der Rndialgenchwindigkeiit für viele Anwendungen zu klein sein,, Wegen des relativ kleinen Fx^equenzabstandes zwischen den Spektx'allinien der Störsignale und insbesondere von Fefitze-" ^henechos bei Anwendung von B ende Signalen mit niedriger PRF₉ ist die Wahrscheinlichkeit groß, daß die ßtorsignale in dem gleichen Frequenzbereich liegen wie die an einem Ziel reflektierten Echosignale, so daß sie diese iüchosignale abschatten,, Die Echosignale geraten gewissermaßen in eine von den Störsignalen hervorgerufene "Doppler-Finsternis'O Weiterhin besteht beim Betrieb mit hoher PRF eine relativ kurze Beobachtungsperiode zwischen den Sendeimpulsen_o Daher können Echosignale in eine "Entfernungs-Finsternis" geraten, weil der Empfänger während des Sendebetriebes nicht empfangsbereit ist_o

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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Impulsradar-Verfahren anzugehen, das in einer einzigen Beobauhtungsperiode, die "beispielsweise 20 ms "betragen kann, genaue Angahen über die Entfernung und die Radialgeschwindigkeit eines Zieles liefert, ohne daß dabei eine "Doppler-Finsternis" oder eine "Entfernungs-Finsternis¹¹ stattfindet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zunächst ein Zug von Impulsen hoher Energie ausgesendet wird, deren Impulsfolgefrequenz ausreichend hoch ist, um eine eindeutige Bestimmung der Radialgeschwindigkeit eines Zieles anhand eines einzigen solchen Impulszuges zu gestatten, und anhand der von einem Ziel reflektierten und als Echosignale empfangenen Anteile dieses Impulszugea die Radialgeschwindigkeit des Zieles.ermittelt wird, daß als Funktion der ermittelten Radialgeschwindigkeit wenigstens eine niedrigere Impulsfolgefrequenz für weitere Impulszüge derart bestimmt wird, daß eine eindeutige Messung der Entfernung eines Zieles mittels eines Iiapul3-zuges mit einer solchen Impulsfolgefrequenz gewahrleintet ist und das Spektrum der Echosignale auf bestimmte ütellen innerhalb des üpektrums des die Impulsfolge bestimmenden Signals verteilt ist, und daß dann ein weiterer Zug von Impulsen hoher Energie mit der zuvor bestimmten niedrigeren Impulsfolgefrequenz ausgesendet und anhand der vom Ziel reflektierten und als Echosignale empfangenen Anteile dieses Impulszuges die Entfernung des Zieles ermittelt wird.

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Bei deia erfindungsgemäßen Verfahren wird also zur Erzeugung angepaßter üignalforiaen die niedrigere linpulsfülgefrequenz aiii Punktion der Zielentfernung gewühlt, die während einer voraungehenden Betriebszeit unter Anwendung einer hohen Impulsfolgefrequenz gemessen wurde„ Auf diese Weise ist es möglich, sowohl die iintf ernurig al π auch die Radialgeschwindigkeit, genau und unzweideutig während einer sehr kurzen Beobachlungspuriode zu messen»

Bei einer bevorzugten. Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Feststellung, daß ein Ziel vorliegt, und die unzweideutige Messung von dessen R;uiialgeschwindi_f;-keit von iichosignalen abgeleitet, die als Folge des juissendens eines Signals iait hoher PRF empfangen wurden« Die hohe PRF kann beispielsweise P|30 000 Hz "betragen, Die gemessene Rudialgeschwiiidigkt;it wird dazu "benutzt, eine niedrigere PRIi¹ zu berechnen, die beispielsweise in Bereich von 2000 bis 5OOO Hz liegen kann und bei der sowohl eine Doppler-Finstemis für die .Echosignale und eine unzweideutige Messung der Zielentfernung gewährleistet ist. Hit anderen Worten ist die ausgewählte niedrigere PIiF an. die Radialgeschwindigkeit R des Zieles, die während des Betriebes mit hoher PRF gemessen wurde, so angepaßt, daß die Doppler -verschobene Frequenz der -Echosignale nicht in einen durch ütörsignale abgeschatteten. Frequenzbereich fällt.

Das Prinzip der Erfindung ist modifizierbar, beispielsweise dahingehend, daß unter Verwendung eines Signals mit hoher PRF eine Radialgeschwindigkeit R bestimmt wird, die dann dazu verwendet wird, ein Signal mit angepaßten? mittlerer PRF zu wählen.

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Für ein schon früher festgestelltes 2'iel kaim die; Entfernung, die als Funktion der Uerto von iintfernung und Radialgeschwindifykeit;, die während eines voi^hergehenden Antennen-iibtastzvklur.3 geiaescen worden sind, dazu benutzt werden, un eine angepaßte hohe PH? zu wühlen, bei der eine Entfernungs-Finuteriiis der -^chosignale vermieden wird, die darauf zurückzuführen int, daß der i-iupf anger· während LJendeperioden niclit enpfangübertiit oder enpfang:;-fähig ist. Für den tmchbetrieb kann eine AnKaViI <->endesignale mit verschiedenen hohen Impuls folgefrf'nuenzen in der gleichen Abtaytsteilung dor Antenne mi:.sgei:en.5et werden, wodurch die üü^liclikeit einer ^ritfernun^n-F nis für das Echosignal auf ein !.'»iniiauu reduziert v;ird_o

Das erfindun^sgeiaäße Vui'fahren liefert genaue und eindeutige Messungen sowohl der ^ntfernunii als auch der Radialgeschwindigkeit in einer relativ kuraon iJeits3]>a beiapielsweiüe \.'ährend einer einzigen Bfiobuchtungsperiode, also der Z<;it, während der sich das Ziel innerhalb des Strahles einer eine ^btastbewegunr aufführenden Radarantenne befindet. Diese Vorteile werden durch eine adaptive Wahl der optimalen Sendesignnle als Funktion von Realzeit-Messungen von Sieleigenschaften erhalten. Beispielsweise kann ein Radargerät eine L)oppler~ouche unter Verwendung von mehrex»en festgelegten hohen Impulsfolgefrequenzen dui'chfuhren und anschließend, während der gleichen Beobachtungiiperiode, auf eine adaptiv ausgewählte niedrige Impulsfölgefrequenz umschalten, um eine Unterscheidung des Zieles von ütörsignalen und eine genaue Entfernungsmessung au gewährleisten. Bei folgenden Beobachtungsperioden kann die hohe PRF ebenfalls adaptiv ausgewählt werden, uia eine Entfernungs-Finster-nis zu vermeiden.

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Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind genaue und unzweideutige Messungen sowohl der Zielentfernung als auch der Radialgeschwindigkeit in kürzeren Beobachtungsperioden möglic?i, als es der Fall wäre, wenn eine feste Folge von Signalen verwendet würde, die mehrdeutige Signale liefern, und Korrelationsverfahren angewendet werden müssten, uel diese Mehrdeutigkeiten zu beseitigen=

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt demnach eine nahezu gleichzeitige Messung von 2ielentfernung und Radialgeschwindigkeit und liefert dabei die Entfernungsgenauigkeit, wie sie die Anwendung niedriger Impulsfolgefrequenzen gewährleistets und gleichzeitig durch Doppler-Inforiaationen eine Genauigkeit der Radialgeschwindigkeits-Messung, wie sie nur bei Anwendung hoher Impulsfolgefrequenzen möglich ist„ Das nahezu gleichzeitige Vorliegen genauer Entfernungs- und Radialgeschwindigkeits-Daten ist vorteilhaft,, weil es beispielsweise die Anwendung von Anreicherungs-Verfahren zur Auflösung von Mehrfachzielen gestattetο

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Radaranlage erläutert, die Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßte Es zeigen

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Radarsystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens_s

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Fig, 2 und 3 Zeitdiagranine von Signalen, tiXt; zur -Erläuterung des errindungijgeraäßun Verfahren:; dienen,

4- ein Frequensdiagrainin zur -urliiuterun

erfindungagoiaäßen Verführern; ,

5 ^ein Flußdiagranm eines zur iJin'ohiVlli

de« erfinchmgsgemäßen Verfahren:; ;mr._t ;ebi.1 liechners,

Fig. 6 und 7 Flußdiaga^aiaue zur ^läutej'uji^ von Ab.-ioliniL-t«n des Flußdiagramiaea nach i'ig. Γ⁵?

Fig. 8 bis 11 Flußdiagramme zur "Verwirklichung verschiedener Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Die in Fig. 1 dargestellte l^-dax^anlage int zur Durchführung einer bevorzugten Ausfühiningüforra des erfinclunr;:^-i;-mäßen Verfahrens eingerichtet» Abgesehen von den ry.inrichtungen zui¹ Auswahl und zun aussenden angej^aiite]"· oifinale und zur Verarbeitung der enipfangenen jJnt^?nie :;uu Zweck einer solchen Auswahl, können die in Fig. 1 dargestellten -Einheiten von bekannter Bauart sein, -^ 12 spricht auf üignale an, die ihr von einer Antennensteuerung 14 zugeführt werden, und erzeugt einen den zu beobachtenden Haun abtaste-nden iitrahl, der beist^i ein sich über 360° erstreckendes spiralförmiges oder rasterförmiges Muster besclireiben kann_o Die von einen

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Sender 16 erzeugten Hochleistungssignale weroen der Antenne 12 über eine Sende-Empfangs-Weiche -18 zugeführt.

Die Frequenz der ausgesendeten Signale werden von einem Hauptoazillator 20 bestimmte Die Impulsfolgefrequenz (PHF) und die Impulsbreite der ausgesendeten Signale werden von einem Synchronisator 22 in Abhängigkeit von Steuersignalen bestimmt, die ihm von einem px'ogramiaierbaren Signalprozessor 24 zugeführt werden. Das Programm, nach dem der Prozessor 24· arbeitet, wird später anhand der Fig. 5 bis 7 im einzelnen behandelte Bei Betrieb mit hoher Impulafolgefrequenz (HPRF) werden beispielsweise Impulse mit einer Länge in der Größenordnung von 1 bis 2 /t-s und mit Impulsfolgefrequenzen in der Größenordnung von 250 000 Hz ausgesendet. Beim Betrieb mit niedrigerer Impulsfolgefrequenz (LPIiF) können Impulse mit einer Dauer von $2 y s und einer Impulsfolgefrequenz von weniger als 10 000 Hz verwendet werden. Diese Impulse können zum Zweck der Pulskompression empfangener Echosignale frequenzmoduliert sein« Wie später erläutert wird, kann die Fähigkeit zum Aussenden von Impulsen mit mittlerer PKF, nämlich zwischen 10 000 und 50 000 Hz, zur Erhöhung der Flexibilität des Systems erwünscht sein«, Um die Erläuterung der Erfindung zu vereinfachen, werden zunächst die Betriebsarten mit hoher und niedriger PRF beschrieben«

Die von der Antenne 12 empfangenen HF-Signale werden über die Sende-Kmpfangs-Weiche einem Doppler-Empfanger 26 zugeführt, der von bekanntem Aufbau sein kann. Bei der

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Betriebsart mit hoher PRF können bekannte Methoden zur analogen Störsignal-Unterdrückung und analoge Teilbandfilter oder auch geeignete digitale ivLnrichtungen benutzt werdenο

Der Hauptoszillator 20 und der Synchronisator 22 wirken bei der Erzeugung kohärenter, frequenzmodulierter Signale mit einer Anzahl verschiedener niedriger Pulsfolgefrequenzen zusammen«. Beispielsweise können 10 bis 20 verschiedene Impulsfolgefrequenzen im Bereich zwischen 2000 und 5000 Hz vorgesehen sein. Die Kombination aus Hauptoszillator, Synchronisator und Sender solltenfür ein schnelles Umschalten von hoher zu niedriger (oder mittlerer^ ERP und zurück zur hohen ERF eingerichtet sein. Die Schaltzeit sollte beispielsweise im Bereich von Λ ms liegen. Die digitalisierten Zwischenfrequenz-Daten, die von dem Analog-Digital-Umsetzer 29 geliefert werden und beispielsweise zur Berücksichtigung der Phasenlage reelle und imaginäre Anteile enthalten können, werden von dem programmierbaren Signalprozessor 24 zur automatischen Feststellung beweglicher Ziele gemäß bekannter Methoden zur Zielfeststellung verwendet« Beim Betrieb mit hoher ERF wird die Radialgeschwindigkeit Jedes Zieles als Funktion der Dopplerfrequenz der empfangenen Energie in Übereinstimmung mit bekannten Filtermethoden ermittelt. Bei der Verarbeitung der Signale mit niedriger (oder mittlerer2 ERF wird die Entfernung jedes Zieles bestimmt» Außerdem werden diese Daten einem Zentralrechner 30 zugeführt, der die vorausgesagte Entfernung

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berechnet,, die das Ziel voraussichtlich, haben wird, wenn die Antenne 12 erneu 1; den vorausgesagten Zielort überstreicht α

Data, welche festgestellte Ziele betreffen,, beispielsweise die Zielrichtung, die Entfernung R und die Radialgeschwindigkeit R werden vom Zentrairechner 50 einem Sichtgerät 28 zur visuellen Anzeige zugeführt» Das Sichtgerät 28 enthält auch das analoge Videosignal vom Empfänger 26 ο

Navigationseinheit 34- liefert Daten* welche die Größe und Richtung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges angeben, welches die Radaranlage trägt» Der Zentralrechner 30 berechnet aus diesen Daten die Doppler-TerSchiebung f, _t welche von einem stationären Objekt stammende -Echosignale aufweisen, also diejenige Doppler-Verschiebung, die den Signalen infolge der Fahrzeugbewegung aufgeprägt wird« Das Signal f, wird dem -Empfänger 26 zugeführt, indem es zur Steuerung eines nicht dargestellten spannunsgesteuerten Oszillators 1O₉ dessen Ausgangssignal mit den empfangenen Signalen gemischt wird, so daß die Fahrzeugbewegung gemäß den bekannten Bewegungs-Kompensationsmethoden kompensiert wird,, Als -Ergebnis dieser Bewegungs-Kompensation haben die von dem -Empfänger gelieferten Signale eine Frequenz, die eine durch die Zielbewegung bedingte Doppler-Verschiebung aufweisen» Dagegen sind Doppler-Verschiebungen, die durch eine Bewegung der Radaranlage bedingt sind, sowohl aus Zielsignalen als auch aus Festzeichen-^chos eliminierte

O/ O

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Der Verarbeitungs-Algorithmus für uen px*ograamierba.ven Signalprozessor 24 ist von üblicher Art, abgesehen von den Teilen, die zur Wahl der angepaßten Sendesignale dienen. Beispielsweise werden die Aufgangs signale des Analog-Digital-Umsetzers 29 gewichtet, einer schnellen Fourier-Tranaformation unterworfen (gefiltert) und unter Verwendung üblicher Methoden bezüglich der Überschreitung von !Schwellenwerten geprüfte Bei der Betriebsart mit hoher PRF werden digitale Daten, die für die Radialgeschwindigkeit R festgestellter Ziele charakteristisch sind, vom Signalprozessor 24 dem Zentralrechner 30 zugeführt. Bei der Betriebsart mit niedriger PRJ?', werden Daten, die für die Entfernung und die Radialgeschwindigkeit des Zieles charakteristisch sind, dem Zentralrechner 30 zugeführt. Die Antenne 12 liefert die gemessene Kaumstellung des Zieles, also Azimut- und Elevationssignale AZ bzw. El , dem Zentralrechner 30. In Abhängigkeit von der gemessenen Radialgeschwindigkeit und der räumlichen Stellung eines bestimmten Zieles macht der Rechner JO eine Voraussage über die Entfernung R und die Radialgeschwindigkeit Rp sowie die Rauinstellung AZ und El des Ziele« während der nächsten Periode, während der die Antenne diese« Ziel überstreicht.

Beim Betrieb mit niedriger PRF kann die Feststellung von Zielen auf der Basis einer Abschätzung ihrer Störeigenschaften aufgrund der gemessenen Doppler-Frequenzen (Radialgeschwindigkeit) gesperrt werden. Beispielsweise haben bewegliche Bodenziele, welche sich einer im X-Band arbeitenden Radaranlage nähern, eine Doppler-VerSchiebung

c/ .

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von etwa (200/3 πι) Η , so daß bewegliche Bodenziele, die sich mit einer Geschwindigkeit von weniger als beispielsweise 12 m/s bewegen, von einer feststellung während der Betriebsphase mit niedriger PRF ausgeschlossen werden können, indem alle Echosignale unterdrückt werden, deren Üoppler-Verschiebung weniger ala 800 Hz beträgt_a

Bevor die Flußdlagramrae nach den Fig. 5 bis 7 betrachtet werden, welche die Einzelheiten des Verfahrens zur adaptiven Auswahl einer Signalform offenbaren, das von dem programmierbaren üignalprozessor 24- durchgefühx't wird, erscheint eine kurze Betrachtung der Arbeitsweise des Verfahrens zweckmäßige

In dem Diagramm nach Fig. 2 umfassen die Intervalle 4-1 bis 4-3 des Sendesignals 4-0 das Aussenden von Impulsen mit hoher PRF. In jedem der drei Intervalle wird eine andere Impulsfolgefrequenz verwendet« Beispielsweise sind in Fig„ 2 von links nach rechts die Signale mit hoher HiF als Gruppen Hr₀ 2, Nr₀ 3 und Nr. 1 bezeichnet. Die Anwendung verschiedener Impulsfolgefrequenzen während des Suchbetriebes mit hoher PRF hat den Zweck, eine Verfinsterung oder Auslöschung von Zielen aufgrund der Tatsache zu vermeiden, daß die Anlage nicht in der Lage ist, während Sendeperioden Echosignale zu empfangen. Wenn, beispielsweise Impulse von 1,6 ,us Dauer mit einer Folgefrequenz von 250 000 Kz, also mit einem Abstand von 4- v.s ausgesendet werden, dann ist der Empfänger während 4-0 Prozent der Zeit blockiert und es besteht bei einer gegebenen Impulsfolgefrequenz eine Wahrscheinlichkeit von 4-050, daß ein Ziel in Abhängigkeit von seiner Entfernung wenigstens partiell "ausgetastet" ist. Durch Anwendung einer Anzahl verschie-

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dener Impulsfolgefrequenzen während den ^uchbetriebes mit hoher PHF kann die Wahrscheinlichkeit, doui ein Echosignal unterdrückt oder von einer "Eiitfernungs-Pinsternis" betroffen wird, reduziert werden«.

Das soeben behandelte Problem der Entfernunga-Fintiternis wird durch die Kurve 71 in Fig. 3 veranschaulichte Wie dort dargestellt, besteht bei einer PRF von 250 000 Hz ein Abstand von 4 na zwischen den Yorderflanken der Sendeimpulse, so daß für Impulse mit einer Dauert von 1,6 Avs der Empfänger 40% der Zeit ausgetastet ist. Für den durch die Kurve 71 dargestellten Fall werden die Echosignale 72 und 72' abgeschattet, weil sie während Sendeperioden eintreffen, während denen der Empfänger gesperrt ist. Das Echosignal 72 kann beispielsweise durch den Sendeimpuls 65 und das Echosignal 72' von dem Sendeimpuls 65 hervorgerufen sein«. Bei der durch die Kurve 73 dargestellten Situation befindet sich das Ziel noch in der gleichen Entfernung wie zuvor, jedoch wurde eine PIiF von 275 000 Uz gewählt. Hierdurch wird eine Entfernungs-Fjnsternis vermieden,, Umgekehrt könnte ein sich in einer anderen Entfernung befindendes Ziel bei einem Sendesignal gemäß Kurve 73 in Fig. 3 unterdrückt werden, jedoch nicht durch ein Sendesignal gemäß Kurve 71 Daher wird während des Suchbetriebes, während dem die Entfernung möglicher Ziele noch unbekannt ist, eine Anzahl sorgfältig gewählter verschiedener hoher Impulsfolgefrequenzen angewendet, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, daß Echosignale unterdrückt werden.

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Wie in Fig» 2 weiterhin dargestellt, werden während eines Intervalles 51 ^di-^e Daten, die auf das Aussenden eines Zuges von Impulsen hoher -Energie mit hoher PRF während des Intervalles 41 zurückgehen, von dem programmierbaren Signalprozessor 24 analysiert» Während dieses im Zeitpunkt 61 endenden Intervalles ist "bei dem dargestellten Beispiel kein Ziel festgestellt worden. In gleicher Weise wurde während des im Zeitpunkt 62 endenden Intervalles kein Ziel ermittelt» Jedoch wurde in dem lint— fernungsintervall, das im Zeitpunkt 63 endet, ein Ziel mit der gemessenen Radialgeschwindigkeit R festgestellt_o Da ein Sendeintervall 44 mit hoher ERF vor der Feststellung eines Zieles begonnen hat, werden die darauf zurückzuführenden Daten während eines Intervalles 5^- verarbeitet, auch"wenn eine solche Verarbeitung nicht erforderlich isto Inzwischen wird ein Zug von Impulsen hoher Energie, jedoch mit niedriger PRF ausgesendet, deren Impulsfolgefrequenz in Abhängigkeit von der gemessenen Radialgeschwindigkeit R adaptiv derart gei^ählt wurde, daß die Doppler-Frequenz des Zieles nicht durch Störsignale im empfangenen Signal abgeschattet wird_a Zur Erläuterung dieses Effektes wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die das Spektrum 70 eines Signals wiedergibt„ das aufgrund von Sendesignalen mit niedriger PRE_S nämlich von 2000 Hz bei dem angenommenen Beispiel, empfangen wurde_β In dem Spektrum 70 ist ein Echosignal 72 enthalten, das eine (echte) Doppler-Frequenz von beispielsweise 6000 Hz aufweist« Außerdem ist das Spektrum 74- eines Störsignals dargestellt, dessen Linien einen Abstand von 250 Hz aufweisen» Wie das Spektrum 70 zeigt, werden die von dem Ziel empfangenen

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Echosignale 72 von den Störsignalen überdeck: to JJas iJpektrum 76 zeigt die gleichen Bedingungen, wie sie für das Spektrum 70 beschrieben worden sind, abgesehen davon, daß hier eine Impulsfolgefrequenz von 2250 Ha gewählt worden ist. Das Spektrum 76 zeigt deutlich, daß die Echosignale, deren Doppler-Frequenz noch immer 6000 Hz beträgt, nun zwischen den Spektrallinien des ütörsignales liegen und infolgedessen nicht durch nie Enei'gie der Störsignale beeinträchtigt werden.

In Fig. 4- bezeichnen die Spektrallinien 75 clas Spektrum des Impulssignals mit der niedrigen PRF. Infolge der· Bewegungs-Konrpensation, die oben unter Bezugnahme auf die .Navigationseinheit 34- erläutert wurde, sind die Störsignale 74 zu den Spektrallinien 75 ^.es JjPKF-tiignales zentriert. Wenn eine solche Bewegungs-Kompenaatiun nicht vorgesehen wäre, würden die Störsignale gegenüber ύαη üpektrallinien de3 LPIUf-LSignales infolge der Bewegung der Radaranlage um die Üoppler-Veruchiebung der Jborsign verschoben sein, die hier als von festen Objekten stammen den Echos angenommen werden.

Normalerweise ist der Signalprozeasor ?A so prograianiert, daß er die niedrige PRF für ein bestimmtes Ziel derart auswählt, daß die Frequenz des empfangenen Echosignals? außerhalb des Spektralbereichs der Stürsignale liegt, und es ist das Aussenden eines derartigen Impulszügeα durch das Intervall 4-5 in Fig. 2 angegeben. Ein Intervall 55 in Fig. 2 veranschaulicht die Verarbeitung der Echosignale, die von den Sendesignalen mit niedriger PRF

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hervorgerufen worden sind, zur Messung o.er Zielentfernung. Der Zeitabstand zwischen den mit niedriger PRF aufeinanderfolgenden Impulsen ist ausreichend, um die Zielentfernung unzweideutig zu messen, jedoch iauß die Impulsfolgefrequenz so ausgewählt oder "zugeschnitten" sein, daß die (zweideutig) Frequenz der -Echosignale genügend weit gegenüber der Frequenz der ütöraignale verschoben ist, so daß keine Abschattung durch die Jjtörsignale stattfindet. Demnach ist die Radaranlage in der Zeit zwischen den Perioden 42 und 46 (Fig. Γ?) in der Lage, in einer· geytörten Umgebung Daten aufzunehmen und anhand dieser Daten die Entfernung und die Kadialgeschwindigkeit eines zuvor unbekannten Zieles unzweideutig zu bestimmen.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich, wird im Zeitpunkt; 59 die Blickrichtung der Antennen verändert und ea wird eine hohe Inipulsfolgefrequenz (Hl¹RF) als Funktion der vorhergesagten Entfernung eines erwarteten Zieles bestimiit. Die iintfernungs-Voraussage wird von dem /ientralreclnicr 30 in Abhängigkeit von aufgezeichneten Daten für die neue Antenn ens te llung geliefert» Die angepaßte hohe PRF i.<it so gewählt, daß eine üntfernungs-Finsternis für die zu erwartenden Echosignale vermieden ist«

Zur Zeit 66 findet eine Messung der Radialgeschwindigkeit R anhand der Echosignale statt, die auf die oignale mit der angepaßten HPRF zurückgehen, und es wird der gemessene R-Wert dazu benutzt, die richtige angepaßte LPRF für die Sendesignale im Intervall 47 zu bestimmen.. In einem Intervall 57 werden die aufgrund der üendesignale mit der

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niedrigen FRF erhaltenen -Echosignale verarbeitet; und es findet eine Entfernungsmessung zur Zeit 67 statt.

Die Fig. 5 bis 7 geben die Flußdiagramme für den Programmteil wieder, nach dem der Signalprozessor ?Λ eine adaptive Wahl der Pulsfolgefrequenzen trifft» Im Schritt 100 wird geprüft, ob der Betriebsart-Zeiger "HOCH" den V/ert Λ hat. Wenn der Zeiger den Wert 1 aufweist, wird das System von dem programmierbaren Signalprozesaor (I³SP) 24 im Schritt 102 auf die Betriebsart mit hoher 'PRJf eingestellt. Die Daten, die dem Signalprozessor 24 von der Antenne 12 (Fig. 1) zugeführt werden, werden dann gemäß dem normalen Verfahren bei hoher PIiF verarbeitet, wie es oben behandelt wurde. Für jedes festgestellte Ziel wird die gemessene Radialgeschwindigkeit R der Zielliste im Zentralreclaner 30 zugeführt, in die auch die zugeordneten Daten über die Zielrichtung (Winkelstellung) ergänzt werden, die von der Antenne 12 abgeleitet sind. Außerden wird die Anzahl i der festgestellten Ziele als Operator im Schritt 104 gespeichert.

Wenn im Schritt 106 festgestellt wird, daß die Zahl i gleich Null ist, also kein Ziel festgestellt wurde, verzweigt das Programm zu einer Stelle 109 zur Fortsetzung der, Suchbetriebes mit hoher PRF, wie es in Fig. 2 durch die Intervalle 41 bis 44 und 46 dargestellt ist. Wenn jedoch im Schritt 107 festgestellt wird, daß der Operator i den Wert oder mehr aufweist, also ein oder mehrere Ziele festgestellt worden sind, dann wird im Schritt 108 das Programm für die adaptive Wahl einer niedrigen oder mittleren HiF nach Fig. aufgerufen.

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In dem in Fig. 6 dargestellten Unterprogramm befassen sich die durch eine Klammer 112 zusammengefaßten Schritte mit dem Zustand, daß mehr als ein Doppler-Filter ein Ausgangssignal geliefert hat, das den Schwellenwert überschreitet. Die Schritte innerhalb der Klammer 112 bilden eine Logik zur Auswahl desjenigen Zieles, dessen Doppier-Frequenz bei dem dargestellten Beispiel innerhalb eines Bereiches von + 3000 Hz in bezug auf die vorausgesagte Doppler-Frequenz eines bereits verfolgten Zieles liegt, dessen Daten von dem Zentralrechner 30 zugeführt werden und das sich etwa in der Winkelstellung befindet, die gegenwärtig von der Antenne 12 (Fig. 1) abgetastet wird» Das Doppler- "Fenster" von ± 3000 Ez ist ein willkürlich gewählter Wert, die auf einer angenommenen maximalen Manövrierfähigkeit eines Zieles in einer vorgegebenen Zeitspanne beruhte Im Schritt 114 (Fig. 6) wird die vorausgesagte Radialge3chwindigkeit H eines verfolgten Zieles, das mit der gegenwärtigen räumlichen Stellung der Antenne 12 übereinstimmt, von der Zielliste des Zentralrechners 30 zugeführt, und es wird die vorausgesagte Ziel-Doppler-Frequenz zu TD = 2R /λ berechnet, wobei Λ die Wellenlänge der ausgesendeten Energie ist. Im Schritt 116 wird der Operator j auf i gestellt, und es wird die Doppler-Frequenz TD. des ersten festgestellten Zieles im Schritt 118 berechnet zu N χ 150 + 75 für sich entfernende Ziele (Vorzeichen "+") und zu (127-N) χ 150 + 75 für sich annähernde Ziele (Vorzeichen "-"). In diesen Gleichungen ist N die Nummer des Filters, von welchem das Ziel im Schritt 102 in Fig,5 festgestellt wurde„ Die Zahl 150 ist beispielsweise der Frequenzabstand zwischen den Filtern, während die Zahl 75 die Annahme ausdrückt, daß sich das Ziel in der Mitte zwischen benachbarten Filtern befindet«

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Im Schritt 120 wird die Differenz £ zwischen der gemea_ senen Doppler-Frequenz TD , und der im Schritt 114 berechneten, vorausgesagten Doppler-Frequenz TD bestimmt_o Im Schritt 122 wird festgestellt, ob der absolute Betrag der Differenz <f kleiner ist als 3000 Hz. Ist diese feststellung bejahend, dann wird der Wert der Zieldopplerfrequenz im Block 124 auf den berechneten Wert TD . gesetzt und es

setzt das Unterprogramm seine Tätigkeit mit der Berechnung der adaptiven niedrigen PRF fort, d.h., daß das Unterprogramm zum Schritt 130 gelangt. Ist der Absolutwert der Differenz ά jedoch nicht kleiner als 3000 Hz, wird der Operator j im Schritt 126 um Eins erhöht. Im Schritt 128 wird geprüft, ob der Operator j größer ist als der Operator i, wobei i die Anzahl der festgestellten Ziele angibt, also die Anzahl der in einer bestimmten Beobachtungsstellung erregten Filter. Wenn der Operator j größer ist als i, dann verzweigt das Programm an einer Stelle 123 zum Schritt 124. Ist dagegen j nicht größer als i, wird die zuvor beschriebene Folge für das nächste festgestellte Ziel wiederholt, ausgenommen, wenn im Schritt 116 j auf den gleichen Wert gesetzt wird wie der vom Schritt 126 zugeführte Viert. Wenn beispielsweise zwei Ziele festgestellt worden sind und wenn die vorhergesagte Doppler-Frequenz TD nicht innerhalb von 3000 Hz der Doppler-Frequenz jedes Zieles lag, überschreitet nach der zweiten Verarbeitungsfolge der Wert von j den Wert von i, so daß im Schritt 128 das Programm zum Schritt 124 verzweigt» Ähnlich würde, wenn nur ein Ziel vorläge, nach nur einer Operationsfolge vom Schritt 128 ein Sprung zum Schritt 124 stattfinden. Wären keine Ziele in der Zielliste, die dem Ort der festgestellten

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Ziele entsprechen, dann würde für die vorhergesagte

Hadialgeschwindigkeit K der Wert 0 eingegeben und es würde die Schleife 112 in der beschriebenen Weise arbeiten, mit dem .Ergebnis, daß vom Schritt 128 ein Sprung zum Schritt 124 stattfinden würde» In allen beschriebenen Fällen würde der Wert von TD auf die letzte Doppler-Frequenz TD. eingestellt, die im Schritt 118 berechnet wor-

J
den ist.

Wenn sich mehr als ein Ziel in der Zielliste des Zentralrechners 30 befindet, das der gegenwärtigen Stellung der Antenne 12 entspricht, werden die Werte von K im Schritt

nacheinander in der gleichen Weise benutzt, wie es vorstehend für eine Mehrzahl festgestellter Ziele bezüglich der Schritte in der (112) beschrieben wurde» Um die Übersichtlichkeit der Zeichnungen zu wahren, wurde der Fall einer Mehrfach-Korrelation mit der Zielliste in den Figuren nicht dargestellto

Die gerade beschriebene Methode der Verarbeitung mehrfacher Zielfeststellungen wurde als Beispiel gewählt und es versteht sich, daß viele geeignete Programme zur Verarbeitung mehrerer Ziele nach den Prinzipien der Erfindung verwendet werden können. Anstatt die durch die Klammer zusammengefaßten Schritte zu verwenden, könnte beispielsweise Jede Zielfeststellung i dazu benutzt werden, eine zugeordnete niedrige PKF zu berechnen, die ausgesendet würde und deren Echosignale dann verarbeitet würden. Statt dessen könnten auch alle Zielfeststellungen i dazu benutzt werden, eine zugeordnete einzige niedrige HiF zu berechnen,

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die einen störungsfreien Dopplerbereich für eine maximale Anzahl von Zielen gewährleistet.

Für erwartete Hadialgeschwindigkeiten wird im Schritt 13O nach Fig. 6 festgestellt, ob die Ziel-Dopplerfrequenz TD sich zwischen zwei vorbestimmten Verten befindet, für die beispielsweise die Sequenzen 6675 Hz und 7^25 Hz angegeben sind ο Ist die Antwort bejahend, dann wird die niedrige PRF gemäß einer Tabelle 132 in der Weise gewählt, daß die der PRF in der Tabelle zugeordnet« Doppler-Frequenz der Doppler-Frequenz des festgestellten Zieles am nächsten

Verläuft die Prüfung im Schritt 130 negativ, dann wird die niedrige PRF mittels der Schritte 134 bis 157 gewählt. Im Schritt 134 wird der Operator k auf i-'ins gestellt und für die niedrige PRF der Wert TD/(k + 1/2) gewählt. Im Schritt 136 wird festgestellt, ob der gerade berechnete Wert für die LPIiF kleiner ist als 4400 Hz, was einem unzweideutigen Mindest-Iintfernungsbereich von etwa 30 km entspricht. Ist dies der Fall, wird die niedrige PHF gewählt. Wenn jedoch die niedrige PRF nicht geringer ist als 4400 Hz, dann wird der Berechnungsschritt 135 unter Erhöhung des Operators k um -üins wiederholt. Das Unterprogramm 108 nach Fig. 6 geht über in den Schritt 110 nach Fig. 5, in welchem der Betriebsart-Zeiger "HOGH" auf Null gesetzt wird.

Bei der hier beschriebenen Ausfuhrungaform ist die Impulsbreite ¹X (siehe Fig. 3) sowohl für die Betriebsart mit hoher als auch für die Betriebsart mit niedriger PHF fest vorgewählt. -Ebenso ist die Dauer der Impulszüge T (siehe Fig. 2) für die beiden Betriebsarten fest vorgegeben.

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Es wird nun die Beschreibung des in Fig. 5 dargestellten Programmes fortgesetzt. Bisher wurde der Weg betrachtet, der sich "bei der Antwort "Ja" auf die Frage im Schritt ergibt, ob eine Betriebsart mit hoher PRF vorlag. Jetzt soll der Fall betrachtet werden, daß der Betriebsart-Zeiger "HOCH" den Wert Null hat. In diesem Fall erfolgt ein Sprung zum Schritt 150, in welchem der programmierbare Signalprozessor 24 auf die Verarbeitung von Daten eingestellt wird, die bei einem Betrieb mit niedriger PRF anfallen, bei dem Ziele festgestellt und unzweideutige Daten über die Zielentfernung sowie zweideutige Daten über die Radialgeschwindigkeit des Zieles der Zielliste des Zentralrechners 30 zugeführt werden, Ein Schritt 151 bewirkt, daß die Antenne in die Position für das nächste Beobachtungsintervall gebracht wird. Im Schritt 142 wird festgestellt, ob ein Ziel in der Zielliste des Zentralrechners 30 räumlich mit der gegenwärtigen Antennenstellung übereinstimmt. Die Operation 152 besteht in einem Vergleich der gegenwärtig gemessenen Winkelstellung der Antenne (Az und El ) mit den vorausgesagten Stellungen (Az und El ) für die verfolgten Ziele aus der Zielliste de3 Zentralrechners 30. Wenn ein solcher Korrelationszustand vorliegt, schreitet das Programm zu dem Unterprogramm 154 fort, das in Fig. 7 gesondert dargestellt ist, um adaptiv eine hohe Impulsfolgefrequenz auszuwählen. Ist dagegen die Korrelationsprüfung im Schritt 152 negativ, dann wird das Programm mit einem Schritt 156 fortgesetzt, bei den eine vorbestimmte Gruppe von Signalen mit hoher PRF erzeugt wird (siehe Intervalle 41 bis 43 in Fig. 2). Nach der Auswahl der hohen Impulsfolgefrequenz durch entweder das adaptive Unterprogramm des Schrittes 154 oder

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durch die freie Wahl vorbe stimmt er Impulsfolgefrequenzen im Schritt 156 wird der Betriebsart-Zeiger "HOCH" im Schritt 158 bzw. 160 auf den Viert "1" gesetzt und du3 Programm kehrt zum Ausgangspunkt A zurück»

Das Unterprogramm des Schrittes 15^, das in Fig. 7 im einzelnen dargestellt ist, dient zur Berechnung einer adaptiven hohen PRF als Funktion der Entfernung R , die anhand der von früheren Antennen-Abtastzyklen stammenden Daten in der Zielliste für die gegenwärtige Beobachtungsperiode berechnet worden sind«. Die adaptive hohe PRF ist so gewählt, daß Echosignale nicht dadurch verlorengehen, daß der Empfänger während der Sendeperioden blockiert ist. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, wird der Operator "MIN" im Schritt 164 auf 0,9999 gesetzte Im Schritt 166 wird der Operator "q" auf 1 gesetzt, während im Schritt 168 ein Operator "X" auf den Absolutwert des gebrochenen Teiles dea Ausdruckes (2R /c) PRF - 0,5 gesetzt wird. In diesem soeben angegebenen Ausdruck ist R gleich der Entfernung, die für ein Ziel in der durch die gegenwärtige Antennenstellung gegebenen Richtung aufgrund der vorliegenden Liste vom Zentralrechner 30 vorausgesagt wird. Die Entfernung R wird vom Zentralrechner 30 als Funktion der

gemessenen Entfernung R , der gemessenen Radialgeschwino m

digkeit R sowie der Richtung gemäß bekannten Zielverfolgungs-Methoden berechnet. Der Parameter c ist gleich der Lichtgeschwindigkeit, wie sie für die Entfernungsrechnung benutzt wird, nämlich 299»78 m//i.a. Der Parameter PRF ist charakteristisch für eine von mehreren in einer Tabelle vorhandenen Impulsfolgefrequenzen. Bei dem in Fig. 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel enthält die Tabelle

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sechs vorgewählte Iiirpulsf olgefrequenzen» Die Y/erte der Impulsfolgefrequenzen in der Tabelle sind derart gewählt, daß die Wahrscheinlichkeit für den Fall, daß für alle in der Tabelle vorhandenen Impulsfolgefrequenzen kein Ziel ausgelöscht wird, ein Maximum annimmt, ^s versteht sich, daß Tabellen beliebigen Umfanges eingerichtet werden können.

Das Unterprogramm nach Fig. 7 wählt diejenige Impulsfolgefrequenz aus, für welche das Ziel am besten zwischen ausgesandten Impulsen zentriert ist (siehe Fig. 3). Wenn sich beispielsweise ergibt, daß der Operator X den Wert 0 annimmt, dann ist für die zugeordnete FRF die vorausgesagte Zielentfernung zwischen zwei Sendeimpulsen zentriert. Im Schritt 170 wird festgestellt, ob der berechnete Wert X kleiner ist als der Operator MIN. .Ergibt die Feststellung ein Ja, dann wird der Operator "j" im Schritt 172 gleich dem Operator "q" gesetzt, während der Operator MIH gleich dem zuletzt berechneten Wert X gesetzt wird ο

Im Schritt 174- wird festgestellt, ob der Indikator "q" bis zur Maximalzahl der in der Tabelle enthaltenen Impulsfolgefrequenzen, nämlich bis auf 6_t erhöht worden ist. Im Schritt 176 wird der Operator q um 1 erhöht und es wird die Rechnung gemäß Schritt 168 mit der zweiten der in der Tabelle enthaltenen Impulsfolgefrequenzen wiederholt, nämlich mit PIiF₀. Nach dieser Berechnung wird die oben beschriebene Operationsfolge wiederholt, bis alle in der

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Tabelle enthaltenen Impulsfolgefrequenzen geprüft worden sind, d.h., bis bei dem vorliegenden Beispiel der Operator q den Wert 6 erreicht hat. Dann liefert der Vergleich im Schritt 174 ^ein Ja und es wird die hohe Impulsfolgefrequenz auf einen Viert PRF. eingestellt, der der Impulsfolge frequenz PRF aus der Liste entspricht, bei dem die Berechnung im Schritt 168 die kleinste Größe des gebrochenen Teiles ergeben hat« Nach dem Schritt 178 ist das Unterprogramm beendet und es wird das Hauptprogramm mit dem Schritt 160 in Fig. 5 fortgesetzt.

Die Schritte zur unzweideutigen Messung der Zielentfernung und der Radialgeschwindigkeit in dem Fall, daß keine vorhergesagten Entfernungsdaten R von der Zielliste im Zentralrechner 30 vorliegen, sind in Fig. 8 dargestellt, auf die nunmehr Bezug genommen wird* Im Schritt 182 werden mehrere vorgewählte hohe Impulsfolgefrequenzen zur Messung der Radialgeschwindigkeit benutzt, wie es bezüglich der Intervalle 4-1 bis 44 und 51 bis 54 in Fig. 2 und der Schritte 102 und 156 in Fig. 5 beschrieben worden ist. In einem Schritt 184 wird die im Schritt 182 gemessene Radialgeschwindigkeit R dazu benutzt, eine niedrige Impulsfolgefrequenz zu berechnen, die zur Erzeugung von -Echosignalen in vorgewählten relativen Frequenzbereichen innerhalb des Spektrums des Signales mit der niedrigen PRF führt (siehe Fig. 4, Schritt 108 in Fig. 5 und das Unterprogramm nach Fig. 6). Das Unterprogramm nach Fig. 6 bestimmt eine niedrige Impulsfolgefrequenz, die bewirkt, daß die Frequenzen der Echosignale annähernd zwischen die Frequenzen der

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Spektrallinien des Signals mit der niedrigen PRi¹ fallen,, Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer Doppler-Finsternis für die Echosignale reduziert» Im Schritt 186 wird die berechnete niedrige Impulsfolgefrequenz dazu benutzt, um die Zielentfernung unzweideutig zu messen (siehe Intervalle 4-5 und 55 in Fig. 2 und den Schritt 150 in Fig. 5)«

Der Fall, bei dem die Zielliste im Zentralrechner 30 (Fig. 1) die vorausgesagte Entfernung R eines Zieles liefert, das in der vorliegenden Beobachtungsperiode, also bei der gegenwärtigen Ausrichtung des Antennenstrahles, erwartet wird, ist in Fig_e 9 dargestellt;_o Im Schritt 188 wird die anhand der Zielliste vorausgesagte Entfernung R dazu benutzt, die hohe PRF zu berechnen, die eine Entfermungs-Finsternis verhindert_s wie es anhand der Fig_o 3? des Schrittes 154- in Fig» 5 und des Unterprogrammes nach Fig. 7 erläutert worden ist«. Das spezielle Unterprogramm nach Fig„ 7 bestimmt die hohe Impulsfolgefrequenz, die gewährleistet, daß das vom Ziel empfangene Echosignal angenähert zwischen den Sendeimpulsen hoher Energie zentriert ist,.

Im Schritt 190 wird die im Schritt 188 berechnete HPRF dazu

benutzt, die Radialgeschwindigkeit R zu berechnen (siehe Intervalle 46 und 56 in Fig. 2)„ Im Schritt 192 wird dann die gemessene Radialgeschwindigkeit dazu benutzt, die niedrige Impulsfolgefrequenz zu berechnen, durch welche eine Doppler-Finstornis für das Ziel vermieden wird (siehe Fig. 4-, Schritt 108 der Fig. 5 und das Unterprogramm nach Fig„ 6)_o Im Schritt 194- wird die berechnete niedrige PRF zu einer unzweideutigen Messung der Zielentfernung R benutzt (siehe Intervalle 47 und 57 in Fig_o 2 und den Schritt 150 in Fig_o 5)_o

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Der Ausdruck hohe Impulsfolgefrequenz (HHiF), der hier verwendet wird, bezeichnet den Bereich von Impulsfolgefrequenzen, der unzweideutige Informationen über die Radialgeschwindigkeit aus den Echosignalen ermöglicht, die aufgrund eines einzigen Zuges von öendeimpulsen mit einer einzigen solchen Impulsfolgefrequenz erhalten werden. Diese Impulsfolgefrequenzen sind größer als 50 000 Hz₀

Der hier benutzte Ausdruck niedrige Impulsfolgefrequenz (LPRF), der hier verwendet wird, umfaßt denjenigen Bereich von Impulsfolgefrequenzen, der eine unzweideutige Entfernungsmessung anhand der Echosignale ermöglicht, die aufgrund eines Zuges von Sendeimpulsen mit einer einzigen solchen Impulsfolgefrequenz erhalten werden. Diese Impulsfolgefrequenzen sind beispielsweise kleiner als 10 000 Hz.

Der hier benutzte Ausdruck mittlere Impulsfolgefrequenzen (MERF) bezeichnet denjenigen Bereich von Impulsfolgefrequenzen, der dazu benutzt werden kann, um unzweideutige Entfernungsdaten und, bei Bedarf, Radialgeschwindigkeitsdaten aus Echosignalen zu gewinnen, die au3 der aufeinanderfolgenden Aussendung von Impulszügen mit mehreren solchen Impulsfolgefrequenzen resultieren, die beispielsweise im Bereich zwischen 10 000 und 50 000 Hz Ii #m können.

Es sei bemerkt, daß die Bereiche der hohen, niedrigen und mittleren PRF von der Entfernung und der Radialgeschwindigkeit abhängen, welche bei der jeweiligen Anwendung für die Ziele erwartet werden.

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Der Begriff "niedrigere" ERP soll, die vorstehend genannten Bereiche der niedrigen und mittleren PRF umfassen,,

Obwohl die Erfindung vorwiegend bezüglich der Verwendung hoher und niedriger Impulsfolgefrequenzen beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß die Erfindung auch dazu benutzt werden kann, um genau und unzweideutig sowohl die Entfernung als auch die Radialgeachwindigkeit von Zielen unter Verwendung von hohen und mittleren Impulsfolgefrequenzen zu bestimmen. Beispielsweise ist es gut bekannt, daß mehrere Züge von Sendeimpulsen mit verschiedenen mittleren Impulsfolgefrequenzen nacheinander ausgesendet und wie die dadurch hervorgerufenen Echosignale verarbeitet werden können, um unzweideutige Daten über die Zielentfernung zu erhalten. Um das erfindungsgemäße Verfahren bei einem HPRF-MPRF-System anzuwenden, wäre es beispielsweise nur erforderlich, die Blocks 130 und 134 bis 137 in ^ig, 6 zu streichen und die Tabelle 132 mit den geeigneten Datensätzen für mittlere Impulsfolgefrequenzen zu versehen. Beispielsweise könnte die Tabelle 132 im Falle eines MPHP-Systems zwei oder mehr mittlere Impulsfolgefrequenzen für jeden TD-Wert angeben und es müssten Züge von Sendeimpulsen mit den mittleren Impulsfolgefrequenzen nacheinander während jedes Intervalles ausgesendet werden, das in Figo 2 mit "LPRP" bezeichnet ist, also während der Intervalle 45 und 47o Die MPRP-Werte in der Tabelle 132 wären derart vorberechnet, daß eine Doppler-Finsterni3 für die Echosignale vermieden ist»

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Statt dessen könnte ein System mit mittlerer Impulsfolgefrequenz in der gleichen Weise arbeiten, wie es das Unterprogramm nach. Fig. 6 angibt, abgesehen davon, daß die Impulsfolgefrequenzen so solchen im mittleren Bereich modifiziert werden müssten. Bei einem so3-.hen System würde nur ein MPRF-Wert adaptiv ausgewählt werden. Um das Problem der Entfernungs-Zweideutigkeit zu beseitigen, würde das System eine Anzahl von Signalen verwenden, deren Impulsfolgefrequenz gegenüber dem adaptiv berechneten Wert leicht versetzt ist.

Die Schritte zur Messung der Zielentfernung und der Radialgeschwindigkeit in einem HPEi¹ -MPKF-System sind in Fig. 10 dargestellt. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, werden in einem Schritt 1% mehrere vorgewählte hohe Impulsfolgefrequenzen zur Messung der Radialgeschwindigkeit R verwendet. In einem Schritt 198 wird die im Schritt 196 gemessene Radialgeschwindigkeit dazu verwendet, wenigstens eine mittlere Impulsfolgefrequenz zu bestimmen, durch die eine Doppler-Finsternis vermieden ist_o In einem Schritt 200 werden die im Schritt 198 bestimmte MPRi¹ und wenigstens eine weitere MPRF dazu verwendet, die Zielentfernung R zu messen.

Die Situation bei einem HPRF-MPRF-System, bei dem die von dem Zentralrechner 50 ^aus der Zielliste gelieferten Daten eine vorausgesagte Entfernung R eines Zieles liefern, das in der gegenwärtigen Beobachtungsperiode, also bei der gegenwärtigen Antennenstellung, erwartet wird, ist in Fig.

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dargestellt. Im Schritt 202 wird die vorausgesagte Entfernung E dazu benutzt, die hohe PRF zu bestimmen, durch welche eine Doppler-Finsternis vermieden wird_o Die im Schritt 202 berechnete HPRF wird im Schritt 204-dazu benutzt, die Radialgeschwindigkeit R zu berechnen. Im Schritt 206 wird die im Schritt 204· gemessene Radialgeschwindigkeit dazu benutzt, wenigstens eine MPRF zu bestimmen, durch welche eine Doppler-Finsternis vermieden wird. In einem Schritt 208 werden die im Schritt und wenigstens eine weitere MPIiF dazu benutzt, die Zielentfernung R zu messen.

Der hier verwendete Ausdruck Störsignale bezeichnet empfangene, unerwünschte Signale, wie solche, die durch Reflexionen am Boden, an Wellen, an Regen, an stationären Objekten und an Düppeln hervorgerufen nrerden*

weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß infolge der Möglichkeit, die Zielechosignale im Spektrum der empfangenen Energie adaptiv zu positionieren, es bei manchen Anwendungen unnötig sein kann, eine Bewegungs-Kompensation für die Störsignale vorzusehen, wie sie oben mit bezug auf die Navigationseinheit 34- behandelt worden ist« Wenn beispielsweise bei manchen Anwendungen die Radaranlage auf Land- oder Wasserfahrzeugen angeordnet ist, so können die Zielechos, wenn sie adaptiv zwischen den Spektrallinien des Signals mit der Impulsfolgefrequenz angeordnet sind, von Störsignalen frei sein, selbst wenn die Zone der Störsignale infolge einer nichtkompensierten Bewegung der Radaranlage gespreizt ist.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Λ.j Impulsradar-Verfahren zur eindeutigen Messung der Entfernung und der Badialgeschwindigkeit eines 2^ieles, das sich in einer Störsignale, insbesondere Festzeichenechos erzeugenden Umgebung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Zug von Impulsen hoher Energie ausgesendet wird, deren Impulsfolgefrequenz ausreichend hoch ist, um eine eindeutige Bestimmung der Radialgeschwindigkeit eines vieles anhand eines einzigen solchen Impulszuges zu gestatten, und anhand der von einem Ziel reflektierten und als Echosignale empfangenen Anteile dieses Impulszuges die Kadialgeschwindigkeit des Zieles ermittelt wird, daß als Funktion der ermittelten Radialgeschwindigkeit wenigstens eine niedrigere Impulsfolgefrequenz für weitere Impulszüge derart bestimmt wird, daß eine eindeutige Messung der Entfernung eines Zieles unter Verwendung eines Impulszüges mit einer solchen Impulsfolgefrequenz gewährleistet und das Spektrum der -Echosignale auf bestimmte !Stellen innerhalb des Spektrums des die Impulsfolge bestimmenden Signals verteilt ist, und daß dann ein weiterer Zug von Impulsen hoher Energie mit der zuvor bestimmten niedrigeren Impulsfolgefrequenz ausgesendet und anhand der vom Ziel reflektierten und als Echosignale empfangenen Anteile dieser Impulsfolge die Entfernung des Zieles ermittelt wird»
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander mehrere Züge von Impulsen hoher Energie mit verschiedenen, fest vorgewählten hohen Impulsfolgefrequenzen ausgesendet werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, -daß die niedrigere Impulsfolgefrequenz so gewählt wird, daß die Spektrallinien der Echosignale annähernd in die Mitte zwischen den Spektrallinien des die Impulsfolge bestimmenden Signales fallen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Entfernung und der Radialgeschwindigkeit aufgrund einer für das Ziel vorausgesagten Entfernung erfolgt und die hohe Impulsfolgefrequenz als Funktion der vorausgesagten Entfernung so bestimmt wird, daß die aufgrund des Impulszugs mit dieser hohen Impulsfolgefrequenz empfangenen Echosignale in die Zeitintervalle zwischen die ausgesendeten Impulse hoher Energie fallen.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Entfernung wenigstens zwei Impulszüge mit verschiedenen, niedrigeren Impulsfolgefrequenzen verwendet werden.

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