DE1248124B - Einrichtung zur automatischen Auswertung von quantisierten Radarsignalen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/63

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

T22625IXd/21a4
22. August 1962
24. August 1967

Bei Radaranlagen zur Erfassung von Zielen durch reflektierte Echoimpulse sind der horizontale Öffnungswinkel der Antenne, die Sendeimpulsfrequenz und die Drehgeschwindigkeit der Antenne so beschaffen, daß von einem Ziel eine Gruppe von Echoimpulsen, welche alle die gleiche Verzögerung gegenüber dem Sendeimpuls haben, empfangen wird. Die Erkennung des Vorhandenseins von Zielimpulsen wie auch der für den Zielort repräsentativen Mitte einer Zielimpulsgruppe der genannten Art ist jedoch durch das im Empfänger stets vorhandene Rauschen mit einer gewissen Unsicherheit behaftet.

Es ist bekannt, den Radarbereich in Entfernungsringe einzuteilen, indem aus dem Radarsignal durch Torschaltungen, welche mit abgestuften konstanten Verzögerungszeiten gegenüber dem Sendeimpuls für eine Zeit gleich der Sendeimpulsdauer durchlässig werden, die Signale eines Ringes ausgeblendet und für jeden Entfernungsring einer Auswertungseinrichtung zugeführt werden. Weiterhin ist es bekannt, das Radarvideosignal in eine sogenannte O-L-Folge zu quantisieren, indem unter Setzung einer Schwelle bei deren Überschreitung ein »!,«-Impuls (L-Bit) und bei Unterschreitung ein »O«-Impuls (O-Bit) getaktet ausgegeben wird. Aus einem Entfernungsring fallen dann L-Impulse mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit an, sie erscheinen in dichter Folge, wenn die Antennenkeule gerade ein Ziel in der entsprechenden Entfernung überstreicht, hingegen seltener, wenn kein Ziel, sondern nur Rauschen vorhanden ist.

Zur Erkennung der einem Ziel zuzuordnenden Impulsgruppen und zur Bestimmung des Azimuts der Zielmitte sind verschiedene Schaltungen mit digitalen Bauelementen bekanntgeworden. Sie arbeiten mit den einzelnen Entfernungsringen zugeordneten Schieberegistern, die einen durch die Antennenkeulenbreite bestimmten Abschnitt der aus dem zugehörigen Entfernungsring stammenden Bitfolge aufnehmen, in Verbindung mit Einrichtungen, die aus der Verteilung der O-Bits und L-Bits die Häufigkeit der L-Bits im Vergleich mit einer Schwelle ermitteln, bei deren Überschreitung ein vorhandenes Ziel angenommen wird, sowie weiteren Einrichtungen, die dazu dienen, um aus der Häufigkeitsverteilung Anfang und Ende der ein Ziel angebenden Impulsserie selbsttätig herauszufinden. Insbesondere ist die Verwendung eines »Dichtigkeitszählers« bekannt, der für jeden Entfernungsring die Anzahl der in dem zugehörigen Schieberegister jeweils enthaltenen L-Bits ermittelt und zu diesem Zweck um eine Einheit aufwärts zählt, wenn in das erste Glied des Schieberegisters ein L-Bit eingeschoben und aus dem letzten Glied ein O-Bit Einrichtung zur automatischen Auswertung von
quantisierten Radarsignalen

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dr. Wulf-Dieter Wirth, Berlin

ausgeschoben wird, hingegen um eine Einheit abwärts zählt, wenn in das erste Glied ein O-Bit eingeschoben und aus dem letzten Glied ein L-Bit ausgeschoben wird, und unverändert bleibt, wenn das eingeschobene und das ausgeschobene Bit beide gleich L oder 0 sind. In Verbindung mit diesem bekannten Zähler sind ferner Prüfschaltungen vorgesehen, die die Überschreitung eines als Schwelle vorgegebenen Zählerstandes feststellen, eine solche Überschreitung wird dann als Zielanfang bewertet.

Die Unterschreitung eines bestimmten Zählerstandes, die ebenfalls selbsttätig ermittelt wird, wird als Zielende bewertet. In Verbindung mit einem Azimutzähler kann hieraus die »Zielbreite« und weiter die Zielmitte festgestellt werden. Da für eine ausreichende Entfernungsauflösung viele Entfernungsringe — z. B. 1024 — gebildet werden müssen, benötigen die wie vorstehend angegeben arbeitenden digitalen Auswertungsschaltungen eine große Zahl von schiebefähigen Speicherzellen für die Bereithaltung der das Impuls-»Bild« der Antennenkeulenbreite wiedergebenden Bitmuster; bei der angegebenen, mit einem Dichtigkeitszähler arbeitenden Einrichtung sind außerdem für jeden Entfernungsring noch Speicherzellen für den Zählerstand und die Anfangs- und Endkriterien erforderlich. Anzumerken ist, daß bei dieser bekannten Einrichtung vorgesehen ist, die aktive Zählschaltung selbst und die Schwellenerkennungsschaltungen nur einmal anzuordnen, so, daß sie durch aufeinanderfolgende Anschaltung an die Speicherzellengruppen im Zuge eines Entfernungsdurchlaufes alle Entfermingsringe in einem Multiplexbetrieb »bedienen«.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur automatischen Auswertung von Radarsignalen, in der jeweils einem Entfernungsring zugehörige, aus den Videosignalen durch Quantisierung gewonnene Folgen von Echos zugeordneten L-Signalen und

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Nichtechos zugeordneten O-Signalen nach einem Schwellenkriterium auf Häufungen von L-Signalen geprüft werden, mit einem Binärzähler, dessen Zählerstand in Abhängigkeit von nacheinander aus dem Entfernungsring aufgenommenen L- bzw. O-Signalen verändert wird, mit Prüfschaltungen, die die Überschreitung eines als Schwelle vorgegebenen Zählerstandes feststellen, sowie mit Schaltungen zur Auswertung von Zählerständen für die Gewinnung von Zielbegrenzungsimpulsen und Zielbreitenangaben ίο zwecks Bestimmung des Azimuts der Zielmitte.

Mit der Erfindung wird ein erheblich vereinfachter Aufbau einer digitalen Zielerkennungseinrichtung erreicht, der mit einer stark verminderten, bei Anwendung eines Multiplexbetriebes nur zur reinen Ein- und Ausspeicherung dienenden Speicherkapazität realisierbar ist.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die aus dem Entfernungsring nacheinander aufgenommenen Signale den Binärzähler in der Weise betätigen, daß der Zähler durch jedes L-Signal um eine Einheit aufwärts gezählt und durch jedes O-Signal gelöscht wird, und daß dem Zähler Prüfschaltungen zugeordnet sind, die beim Auftreten eines O-Signals den Zählerstand vor dem Löschen daraufhin prüfen, ob er eine Schwelle überschritten hat, und bejahendenfalls die Abgabe eines Zielendeimpulses sowie eine Abfrage des Zählerstandes als Zielbreitenangabe für die Zielmittenwinkelbestimmung auslösen.

Es wird also nur dann, wenn eine vorgebbare Zahl von L-Signalen unmittelbar aufeinanderfolgt, ein Ziel als vorhanden gemeldet und lokalisiert. Eine Abspeicherung der das gesamte Echo-Nichtecho-Ergebnis einer Antennenkeulenbreite abbildenden Bitmuster ist nicht mehr erforderlich. Durch systematische statistische Messungen wurde gefunden, daß dieses stark vereinfachte logische Schema in der Erkennungswirkung den komplizierter aufgebauten Schaltungen kaum oder gar nicht nachsteht, wenn die genannte Schwelle, also die Anzahl der aufeinanderfolgend geforderten »L«, in Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse geeignet vorgegeben wird. Als Richtwerte für eine optimale Erkennung von Zielen in Gestalt von Flugzeugen können z. B. genannt werden: Schwelle 5 (also fünf aufeinanderfolgende »L«), wenn die Zahl der Impulse pro Halbwertsbreite zehn beträgt, Schwelle 7 bei 15 Impulsen pro Halbwertsbreite, Schwelle 12 bei 20 Impulsen pro Halbwertsbreite.

Da die Signale der einzelnen Entfernungsringe zeitlich um die Sendeimpulsbreite versetzt anfallen, kann die Auswertungseinrichtung nach der Erfindung in der an sich bekannten Weise so ausgeführt werden, daß für einen Multiplexbetrieb der Zähler mit den Prüfschaltungen nur einmal vorgesehen und nacheinander an die den Entfernungsringen zugeordneten Speicherzellengruppen angeschaltet wird. Bei dieser Ausführung kann der allen Entfernungsringen zugeordnete Speicher der Einrichtung in seiner Kapazität so bemessen werden, daß er lediglich die den Entfernungsringen zugeordneten Zählerstände des Zählers speichert, und als Zähleingang ist nur ein solcher zum Aufwärtszählen des Zählers vorhanden.

Eine beispielsweise Ausführungsmöglichkeit für die Erfindung ist in der Zeichnung unter Beschränkung auf das für das Verständnis Wesentliche dargestellt.

Mit 2 sind Torschaltungen bezeichnet, deren jede aus dem bei 1 eingehenden quantisierten Videosignal die Signale für einen Entfernungsring ausblendet. Dabei sollen die Signale L die Form eines positiven und die Signale 0 die Form eines negativen Impulses haben, wie dies durch geeignete Impulsformungsstufen in der Quantisierungseinrichtung oder in den Toren leicht zu erreichen ist. Die für einen Entfernungsring bei 1 r eingehenden positiven L-Impulse werden durch die Diode 3 durchgelassen und gelangen in den Eingang eines z. B. fünfstelligen Binärzählers 5, um diesen für jeden Impuls um eine Einheit weiterzuzählen.

Mit den Stellen des Zählers 5 ist ein Logiknetzwerk 7 verbunden, das in bekannter Art, z. B. aus Konjunktionen und Disjunktionen aufgebaut, einen »Größer als«- bzw. »Größer oder gleich«-Vergleich durchführt, und in dieser Weise den Zählerinhalt mit einem bei S eingeführten binär dargestellten Schwellenwert vergleicht. Wenn der Zählerinhalt diesen Schwellenwert erreicht bzw. überschreitet, gibt die Schaltung 7 ein Signal auf ein Und-Tor 8, das dieses zur Ausgabe eines Ausgangssignals veranlaßt, wenn auch der zweite Eingang des Und-Tores aktiviert wird.

Über eine entgegengesetzt gepolte Diode 4, die keine positiven Impulse, hingegen aber alle negativen »O«-Impulse durchläßt, gelangt jeder negative Impuls als Aktivierungsimpuls auf das Und-Tor 8, so daß also das Und-Tor 8 einen Impuls ausgibt, wenn beim Eintreffen des »O«-Impulses der Zählerinhalt die vorgegebene· Schwelle erreicht bzw. überschritten hatte. Der Ausgangsimpuls des Und-Tores 8 wird als Aktivierungsimpuls einem Und-Tor 10 zugeführt, das hierdurch durchlässig wird und den Zählerinhalt auf eine fünffache Sammelleitung 11 überträgt, die den Zählerstand als Maß für die Zielbreite weitergibt. Das Ausgangssignal des Und-Tores 8 wird außerdem über den Weg 9 wirksam, um einen mit dem Sendetakt gespeisten Azimutzähler abzufragen, der den augenblicklichen Antennenwinkel und damit das Azimut des Zielendes angibt. Hieraus und aus der über 11 ausgegebenen Zielbreite kann dann der Zielmittenwinkel automatisch bestimmt werden.

Jeder »O«-Impuls gelangt außerdem über die Leitung 6 zu den Nullstellschaltungen des Zählers 5 und veranlaßt die Nullstellung des Zählers. Hierbei ist natürlich, etwa durch ein in die Leitung 6 eingeschaltetes Verzögerungsglied, dafür zu sorgen, daß die Nullstellung erst dann erfolgt, wenn die Auswerteeinrichtungen 7 bis 11 wirksam geworden sind.

Die Einrichtungen 3 bis 10 können für jeden Entfernungsring gesondert vorgesehen sein, so daß also an jedes Tor 2 eine solche Einrichtung mit einem Zähler 5 angeschlossen ist. Wie bereits erwähnt, genügt es aber auch, die Einrichtungen 3 bis 10 nur einmal vorzusehen. Der Eingang Ir ist dann an den Ausgangspunkt 1 der quantisierten Videosignale angeschlossen, und es wird ein Speicher vorgesehen, der für jeden Entfernungsring den Inhalt des Zählers vorübergehend speichert. Da für jeden Entfernungsring lediglich der Zählerstand, z. B. in Form von 5 Bits, zu speichern ist, bleibt die erforderliche Kapazität des Speichers in erträglichen Grenzen (z. B. 5000 Bit bei 1000 Entfernungsringen). Die Einrichtung ' arbeitet dann so, daß im Takt der Echoabstände der Entfernungsringe für jeden Entfernungsring der als Folge des vorangegangenen Sendeimpulses erreichte Stand des Zählers 5 aus dem Speicher in den Zähler 5 zurückgeholt und mit dem aktuellen

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Signal des betreffenden Entfernungsringes zusammen verarbeitet wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur automatischen Auswertung von Radarsignalen, in der jeweils einem Entfernungsring zugehörige, aus den Videosignalen durch Quantisierung gewonnene Folgen von Echos zugeordneten L-Signalen und Nichtechos zugeordneten O-Signalen nach einem Schwellenkriterium auf Häufungen von L-Signalen geprüft werden, mit einem Binärzähler, dessen Zählerstand in Abhängigkeit von nacheinander aus dem Entfernungsring aufgenommenen L- bzw. O-Signalen verändert wird, mit Prüfschaltungen, die die Überschreitung eines als Schwelle vorgegebenen Zählerstandes feststellen, sowie mit Schaltungen zur Auswertung von Zählerständen für die Gewinnung von Zielbegrenzungsimpulsen und Zielbreitenangaben zwecks Bestimmung des Azimuts der Zielmitte, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Entfernungsring nacheinander aufgenommenen Signale den Binärzähler in der Weise betätigen, daß der Zähler durch jedes L-Signal um eine Einheit aufwärts gezählt und durch jedes O-Signal gelöscht wird, und daß dem Zähler Prüfschaltungen zugeordnet sind, die beim Auftreten eines O-Signals den Zählerstand vor dem Löschen daraufhin prüfen, ob er eine Schwelle überschritten hat, und bejahendenfalls die Abgabe eines Zielendeimpulses sowie eine Abfrage des Zählerstandes als Zielbreitenangabe für die Zielmittenwinkelbestimmung auslösen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der der Zähler mit den Prüfschaltungen nur einmal vorhanden und mit seinen Zählerstellen an den Entfernungsringen zugeordnete Speicherzellen sowie mit einem Zähleingang an die Quantisierungsstufe anschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der allen Entfernungsringen zugeordnete Speicher in seiner Kapazität so bemessen ist, daß er lediglich die den Entfernungsringen zugeordneten Zählerstände des Zählers (5) speichert und daß als Zähleingang nur ein solcher zum Aufwärtszählen des Zählers (5) vorhanden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Entfernungsring aufgenommenen und quantisierten L-Signale über einen Steuereingang den Zähler (5) aufwärtsschalten, während die O-Signale über einen weiteren Steuereingang ein Und-Tor (8) aktivieren, an dessen anderem Eingang eine den Zählerstand mit der Schwelle vergleichende Logikschaltung (7) liegt, sowie die Nullstellung des Zählers (5) veranlassen, und daß ein bei überschrittener Schwelle von dem Und-Tor (8) ausgegebenes Signal ein weiteres Und-Tor (10) zur Ausgabe des Zählerinhalts aktiviert sowie einen Azimutzähler abfragt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß L- und O-Bits als Signale unterschiedlicher Polarität gebildet und durch Einweggleichrichter (3, 4) auf die Steuereingänge verteilt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1085 930,

752;

französische Patentschrift Nr. 1212 048;
Proceedings of the IEE, 107 B (1960), Suppl. 19

(März), S. 36 bis 46.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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