DE1801270C1

DE1801270C1 - Puls-Doppler-Radarverfahren und -geraet mit Sendefrequenzaenderung zur eindeutigen Objektgeschwindigkeitsbestimmung

Info

Publication number: DE1801270C1
Application number: DE19681801270
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Ing Foeller
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1968-10-04
Filing date: 1968-10-04
Publication date: 1977-09-15

Description

derart, daß die Dopplerfrequenz keinen Sperrbereich überspringt, die sich für eine unverändert gedachte Sendefrequenz f₀ ergebende eindeutige Dopplerfrequenz fi in an sich bekannter Weise zu

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur eindeutigen Geschwindigkeitsbestimmung bewegter Objekte durch ein Puls-Doppler-Radargerät, dem die Aussiebung der Dopplerfrequenzen mittels minde-Änderungsfaktor-ig(i) 20 stens eines Frequenz-Dopplerfilters erfolgt, dessen

25

äl

Aq

bestimmt wird (Af: gemessene Änderung der Dopplerfrequenz je Zeiteinheit; Aq: Änderung des Änderungsfaktors q(t) des festen Sendefrie»; quenzwertes f₀ je Zeiteinheit).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennih dß Ef i lidhi

Durchlaßbereich kleiner als die Pulsfolgefrequenz ist und dessen Sperrbereich zu Blindgeschwindigkeiten führt, und bei dem durch Änderung der Sendefrequenz eine Änderung der Dopplerfrequenz herbeigeführt und daraus durch Verknüpfung mit der bei der vorhergehenden Sendefrequenz aufgetretenen Dopplerfrequenz die Geschwindigkeit des Objekts eindeutig bestimmt wird, sowie auf ein Puls-Doppler-Radargerät zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, daß bei Pulsradargeräten infolge der Periodizität des Sendesignals die aus dem Echosignal gewonnenen Informationen mehrdeutig sind. Die Mehrdeutigkeit wird in bekannten Systemen in gewissem Umfang dadurch umgangen, daß man die

zeichnet, daß zur Erfassung von im Blindgeschwin- 35 Parameter des Systems (Sendeleistung, Sendefrequenz digkeitsbereich liegenden Objekten die Sende- und Pulsfolgefrequenz) so wählt, daß nur ein Wert frequenz vor Erfassung eines Zieles im Such- unter vielen an sich möglichen Werten physikalisch

zustand mindestens so weit variiert wird, daß von den zu Blindgeschwindigkeiten führenden Freoder auf Grund der als bekannt vorausgesetzten Umweltbedingungen tatsächlich möglich ist. Die übrihk id i hl

quenzen jede mindestens einmal in den Durchlaß- 40 gen »Mehrdeutigkeitswerte« sind damit ausgeschlos-

bereich der fest abgestimmten Dopplerfilter fällt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Radargerät die Laufzeiteffekte für die Echosignale kompensiert werden.

sen.

Bei einem Puls-Radarsystem sind grundsätzlich Entfernung und Geschwindigkeit mehrdeutig; bei der Dimensionierung muß beachtet werden, daß

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden 45 Entfernungs- und Geschwindigkeitsbereiche vonein-

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorzeichen von Δ q derart gewählt wird, daß bei anlaufender Steuerung der Sendefrequenz die Dopplerlinie im Durchlaßbereich des Dopplerfilters bleibt.

g g

ander abhängig sind; man kann z.B. bei einem System mit fester Sendefrequenz nicht die Pulsfrequenz erniedrigen und somit, unter Erhöhung der Sendeleistung, den eindeutig erfaßbaren Entfernungsbih ß h ß i hidiki

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden 50 bereich vergrößern, ohne daß die Geschwindigkeits-

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzänderung beendet wird, wenn die Dopplerlinie aus dem Bereich des Dopplerfilters läuft oder wenn die maximal zulässige Änderung der Sendefrequenz erreicht ist.

6. Puls-Doppler-Radargerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfangszweig dem Dopplerfilter (14a bis 14n) eine i i

messung mehrdeutig wird.

Die heute erreichbaren Geschwindigkeiten sind so hoch und die gewünschten Reichweiten so groß, daß mit einer Messung bei den für die Radarbeobachtung günstigen Sendefrequenzen nur eine der beiden Größen eindeutig gemessen werden kann, üblicherweise werden die Betriebsparameter so ausgelegt, daß die Entfernungsinformation eindeutig ist; dabei muß die Mehrdeutigkeit der Geschwindigkeitsmessung

Frequenzmeßeinrichtung (16) zur Bestimmung der 60 nach Betrag und Vorzeichen (an- und abfliegende Dopplerfrequenz nachgeschaltet ist, die mit einer Ziele) in Kauf genommen werden.
Logik (17) verbunden ist, von der aus die Frequenzänderung des Sendesignals erfolgt, und daß der
Logik (17) ein die gemessenen Frequenzen und
deren Änderungen auswertender Rechner (19) 65
nachgeschaltet ist, der die eindeutige Doppler-

pp frequenz und damit die eindeutige Geschwindigkeit bestimmt.

) g

Aus der französischen Patentschrift 1502021 ist ein Puls-Doppler-Radargerät bekannt, bei dem zur Beseitigung von Mehrdeutigkeiten bei der Geschwindigkeitsbestimmung abwechselnd Sendeimpulse mit zwei verschiedenen Frequenzen ausgesandt werden. Dadurch läßt sich für einen technisch normalerweise ausreichend großen Eindeutigkeitsbereich die jewei-

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lige Dopplerfrequenz und daraus die Geschwindigkeit bestimmen. Die Auswertung bei Betrieb mit Umtastung zwischen zwei verschiedenen Frequenzwerten der Sendeimpulse bringt einen erheblichen Aufwand mit sich, weil zwei getrennte Empfangszweige vorgesehen werden müssen, die jeweils eine Mischstufe, einen Zwischenfrequenzverstärker und einen Demodulator enthalten. Nach einer zeitlichen Verschiebung der Empfangssignale in einem der beiden Empfangszweige werden beide, den verschiedenen Sendefrequenzen zugeordnete Empfangssignale miteinander verglichen. Außerdem müssen bei der Umtastung auf zwei verschiedene Sendefrequenzen auch senderseitig ein größerer Aufwand getrieben und beide Sendefrequenzen gleichzeitig bereitgestellt werden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 62 376 ist es zur Entstörung 'gegenüber den unerwünschten Signalen von Dopplerverzerrer-Rückstrahlbaken bekannt, die ausgehend von mehreren verschiedenen Sendefrequenzen, empfangenen Dopplerfrequenzen untereinander zu vergleichen. Durch diesen Vergleich der erhaltenen Sätze von dopplerverschobenen Frequenzwerten mit den verwendeten Sätzen von Sendefrequenzwerten läßt sich feststellen, ob die Werte der Dopplerverschiebung bei den einzelnen Sätzen jeweils, proportional sind oder nicht. Bei Proportionalität können echte Dopplerverschiebungen, bei fehlender Proportionalität kann eine Verfälschung der Empfangssignale angenommen werden. Bei dem bekannten Radarsystem wird jedoch die Aufgabe, Geschwindigkeits-Mehrdeutigkeiten zu beseitigen, nicht behandelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und mit einfachen Mitteln eine schnelle Bestimmung der wahren Dopplerfrequenz und damit der tatsächlichen Geschwindigkeit des zu erfassenden Objekts zu erreichen. Gemäß der Erfindung, welche sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß bei stetiger, vorzugsweise periodischer, Änderung der Sendefrequenz mit einem einen bestimmten festen Sendefrequenzwert f₀ multiplizierenden Änderungsfaktor q{t) derart, daß die Dopplerfrequenz keinen Sperrbereich überspringt, die sich für eine unverändert gedachte Sendefrequenz f_Q ergebende eindeutige Dopplerfrequenz f{ in an sich bekannter Weise zu

^h - Aq

bestimmt wird (A f: gemessene Änderung der Dopplerfrequenz je Zeiteinheit; A q: Änderung des Änderungsfaktors q(t) des festen Sendefrequenzwertes/₀ je Zeiteinheit).

Durch die fortlaufende Änderung der Sendefrequenz ist es im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich, sendeseitig zwei getrennte Oszillatoren bereitzustellen, und es ist auch empfangsseitig nicht notwendig, getrennte Empfangszweige zu verwenden, sondern die Messung der gesuchten Dopplerfrequenz kann praktisch einkanalig erfolgen, wobei lediglich auf die Bestimmung von Frequenzänderungen abzustellen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die sonst bei Frequenzumtastungen stets auftretenden komplizierten Einschwingvorgänge weitgehend vermieden werden können.

Die Erfindung ist anhand von Zeichnungen näher erläutert:

In Fig. 1 a ist ein Ausschnitt aus dem Amplitudenspektrum des Sendesignals einer bestimmten Frequenz /o dargestellt, in F i g. Ib das Echospektrum f_e, herrührend von einem bewegten Flugkörper. Wie bekannt, ist das Echospektrum um die Dopplerfrequenz fdi gegenüber dem Sendespektrum verschoben. Die Dopplerverschiebung soll jeweils in einem definierten Frequenzbereich, beispielsweise bestimmt durch den Durchlaßbereich F eines Kammfilters,

ίο gemessen werden, dessen Sperrbereiche mit S bezeichnet sind.

Fig. Ic zeigt das Echospektrum eines anderen, schneller anfliegenden Flugkörpers mit der Verschiebung/^· Die Größe der Verschiebung ist so groß, daß fd₂ = fdi + fi ist (/: Pulsfolgefrequenz). Man erkennt, daß sich in diesem Falle die Spektren nicht unterscheiden und insbesondere in den Filtern dieselben Frequenzen gemessen werden. Aus dieser Betrachtung folgt, daß eine gemessene Dopplerfrequenz stets um ganzzahlige Werte von /· mehrdeutig sein kann: gemessen wird ein und dieselbe Frequenz, im folgenden kurz mit / bezeichnet, während der wahre Wert der Dopplerfrequenz, der der tatsächlichen Geschwindigkeit entspricht, /' sei. Dann ist

Die Mehrdeutigkeitszahl k ist stets ganz und bezeichnet den fe-ten Bereich, in dem die wahre Dopplerfrequenz liegt.

Für eine Sendefrequenz/₀ wird auf Grund der bekannten Dopplerbeziehung

r, 2 ν f

/ = — /0

υ: Objektgeschwindigkeit,
c: Lichtgeschwindigkeit.

Wird diese Sendefrequenz mit einem Faktor q so variiert, daß eine Frequenz q ■ /₀ ausgesandt wird, so wird auch der wahre Wert/' geändert und ebenfalls der gemessene Wert /.

Die Zusammenhänge sind anhand von Fig. 2a und 2b anschaulich graphisch dargestellt:

In Fig. 2a ist das Empfangsspektrum über der Fluggeschwindigkeit υ dargestellt, und zwar für die Sendefrequenz/,. Für ν — 0 liegt das Empfangs-Spektrum frequenzgleich mit dem Sendespektrum; mit wachsendem ν verschiebt sich das Empfangsspektrum immer mehr gegen das Sendespektrum. Alle gezeichneten Geschwindigkeiten v_h v_}, v_k... ergeben denselben Meßwert^ im definierten Filterbereich; die oben geschilderte Mehrdeutigkeit der Dopplerfrequenz entspricht also einer Mehrdeutigkeit der Fluggeschwindigkeit. In Fig. 2b sind zwei Darstellungen nach F i g. 2 a für zwei verschiedene Sendefrequenzen foi und f₀₂ aufeinandergezeichnet. Bei der Sendefrequenz f₀₁ wird eine Dopplerfrequenz f_t gemessen, die einer Objektgeschwindigkeit V₁ j oder V_{1 k} usw. zugehörig sein kann; bei der Sendefrequenz f₀₂ wird die Dopplerfrequenz J₂ gemessen entsprechend den Objektgeschwindigkeiten V₂ j oder V_{2 k} usw. Im allgemeinen werden die aus Sendefrequenz und Dopplerfrequenz graphisch oder rechnerisch zu ermittelnden Geschwindigkeiten V_1}, v_lk...v_2j, V₂Ic--- alle verschieden sein bis auf zwei gleiche Werte. Nur diese

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sind dann gleich der wahren Geschwindigkeit. Im gezeichneten Beispiel fallen P_{1 (} und p_{2 (} zusammen.

Aus der Darstellung nach F i g. 2 b läßt sich unmittelbar nicht ersehen, ob und unter welchen Bedingungen weitere Fluggeschwindigkeiten möglich sind, bei denen P₁ und D₂ zusammenfallen können; weiterhin kann auf Grund dieser Darstellung keine Aussage gemacht werden, wie die beiden Betriebsfrequenzen zweckmäßig zu wählen sind und mit welcher Genauigkeit die gemessenen Werte Si und Si zur Verfugung stehen müssen.

Es gelten folgende Beziehungen:
bei der Sendefrequenz /₀:

und mit (2)

bei der Sendefrequenz qf₀ :

Weiter ist mit

Si = oSi
mit (3), (4), (5)

f "^f

qf,

(3)

(4)

(5)

(6)

Die Gleichung (6) enthält die beiden unbekannten Werte \ und Ic₂; K ^und ^2 sind ganze Zahlen. Im allgemeinen erfüllen mehrere Lösungspaare Ic₁, k₂ die Gleichung, so daß Ic₁, k₂ wieder mehrdeutig sind. Die Lösungen können jedoch für beliebige hohe Werte It₁, k₂ durch zweckmäßige Wahl von q (z. B. irrational) eindeutig werden; dann müssen jedoch auch die Meßwerte Z₁ und Si mit hoher Genauigkeit vorliegen. Bei vorgegebener begrenzter Meßgenauigkeit kann durch zweckmäßige Wahl von q der erstmals auftretende mehrdeutige Wert von Jc₁ in der Praxis so hoch gelegt werden, daß im zu erwartenden Geschwindigkeitsbereich keine Mehrdeutigkeit auftreten kann.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird so vorgegangen, daß man die Sendefrequenz nicht zwischen zwei festen Werten umschaltet, sondern stetig, vorzugsweise periodisch, ändert. Dann werden q und /' Funktionen der Zeit.

Es ist analog (2):

/'(t)=~
Zu ermitteln ist der Wert

Γ - — · f
c °'

also bei q(t) = 1.

Wird formal die Änderung der Dopplerfrequenz über der Änderung der Sendefrequenz betrachtet, so wird

2p

J''

aq

Eine Korrekturmöglichkeit bietet die mit (3) und (7) gewonnene Beziehung

Si

Es soll an dieser Stelle nochmals daraufhingewiesen werden, daß der Wert f_x stets für den Zeitpunkt q(t) = 1, also bei Nenn-Sendefrequenz, gilt, während

der Quotient -r- vom augenblicklichen Wert der

Sendefreqitfhz unabhängig ist.

Ist ein anderer Wert f_x bei q_x bekannt oder gemessen worden, so lautet die Beziehung für k:

_ ^λ r^d/ Λ

-j\jq"^qx~^jx\·

Die Zusammenhänge sollen anhand von Fig. 3 graphisch veranschaulicht werden:

In Fi g. 3 ist die Dopplerfrequenz /d über der Sendefrequenz q ■ f₀ bzw. über q für eine bestimmte Geschwindigkeit ρ aufgetragen. Mit wachsender Sendefrequenz wächst proportional die Dopplerfrequenz. Proportionalitätsfaktor ist die Geschwindigkeit.

Infolge der Periodizität des Sendesignals kann die meßbare Dopplerfrequenz höchstens den Wert/; annehmen; überschreitet die wahre Dopplerfrequenz den Wert f_h so springt die meßbare Dopplerlinie auf den Ausgangswert zurück.

Man erkennt unmittelbar aus Fig. 3, daß die

Steigung ~r~ der Geschwindigkeitsgeraden ein eindeutiges Maß für die Geschwindigkeit des Flugkörpers ist; es ist naheliegend, daß der Quotient ~— auch ein

Maß für die eindeutige, wahre Dopplerfrequenz sein muß. Tatsächlich erkennt man aus der Ähnlichkeit der Dreiecke sofort

■1/
Aq

JL
1

Bei dem Betrieb eines Radargeräts nach dem erfindungsgemäßen Verfahren soll der Quotient

durch die Laufzeit des Echosignals möglichst wenig verfälscht werden. Bei einer periodischen Modulation (z. B. q = 1 + q₀ sin cut) muß der Laufzeiteffekt durch geeignete Maßnahmen kompensiert werden. Bei linearer Frequenzmodulation z. B. q = 1 +

spielt

dagegen die Laufzeit keine Rolle, wie man leicht anhand von Fig. 4a erkennt (1: Objekt anfliegend; 2: Objekt fest; 3: Objekt abfliegend).

Eine Veränderung der Laufzeit t_z hat lediglich zur Folge, daß sich die Dopplerfrequenz um einen

bleibt

1 f konstanten Betrag verschiebt; die Steigung ¹-~-

erhalten.

Man muß jedoch bei der Messung darauf achten, daß während der Meßzeit keine unstetigen Änderungen der Dopplerfrequenz auftreten. Unstetigkeiten

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werden hervorgerufen beim übergang in einen anderen Bereich (Fig. 3), durch einen Sprung der Sendefrequenz (Fig. 4a) oder durch eine Überschneidung der Sendefrequenz mit der Empfangsfrequenz (Fig. 4b); in diesem Fall geht die Dopplerfrequenz durch Null und ändert das Vorzeichen (Spiegelung). Eine genauere Betrachtung zeigt, daß Überschneidungen nur bei sehr kleinen Laufzeiten auftreten können, die in der Größenordnung der Signallaufzeiten im Gerät selbst liegen. Bei sägezahnförmiger Frequenzmodulation darf die Messung der Dopplerfrequenz beginnen nach der Echolaufzeit, und sie muß vor dem Sprung der Sendefrequenz beendet sein.

Eine überschlägige Betrachtung zeigt, daß bei angenommenem unendlichem Rauschabstand in der Theorie die Steigung -~ aus zwei Frequenzmessungen,

von denen jede die Dauer einer Periode beansprucht, ermittelt werden kann; bei endlichem Rauschabstand muß die Meßzeit mehrere Perioden überdecken.

Wie schon angedeutet, muß q₀ so gewählt werden, daß die zu messende Dopplerlinie in ein und demselben Bereich k bleibt, also muß sein Δ f < 0,5 /_;.

Die erforderliche Meßgenauigkeit des Verfahrens

kann unmittelbar aus der Beziehung / = —;— abgeschätzt werden. Wenn man voraussetzt, daß bei der Ermittlung der Frequenzänderung ein konstanter Fehler des Meßgerätes entfällt, bleibt lediglich die Genauigkeitsanforderung an die Linearität der Sendefrequenz. Im allgemeinen wird jedoch die Dopplerlinie als mehr oder weniger schmales Band vorliegen; setzt man die Meßgenauigkeit der Bandmittel vergleichsweise mit dem vorher erläuterten Beispiel mit ± 0,024 fi an und ist q = 1,1, so wird der relative Fehler ±24%, während nach dem Umschaltverfahren der Fehler konstant und unabhängig von der Dopplerfrequenz bei 0,024/; bleibt.

In F i g. 5 ist das Blockschaltbild eines die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichenden Radargeräts dargestellt. Die von einer Antenne 10 aufgenommenen Echosignale werden einer Sender-Empfänger-Weiche 11 zugeführt und gelangen zu einem Kanalschalter 12, der — ebenso wie die Sender-Empfänger-Weiche 11 — von einer Taktversorgungseinrichtung 13 gesteuert wird. Die Ausgänge dieses Kanalschalters enthalten somit Signale, die bestimmten eng begrenzten Entfernungsbereichen zugeordnet sind (Entfernungskanäie 12a, Ub, 12c... 12 n). In die Entfernungskanäle sind Dopplerfilter 14a, 14b.. .14n eingeschaltet, über eine Abfrageeinrichtung 15 werden die einzelnen Entfernungskanäle nacheinander abgetastet, wobei angenommen ist, daß im Entfernungskanal 12 & ein Ziel liegt und der zugehörige Abfrageschalter gerade geschlossen ist. An den diesem Entfernungskanal entsprechenden Ausgang 15 b ist eine Filterbank 16 angeschlossen, die aus sehr engen Einzelbereichen besteht und eine genaue Frequenzmessung ermöglicht. Anstelle einer Filterbank können auch andere entsprechend genau arbeitende Frequenzmeßeinrichtungen verwendet werden. Eine Filterbank hat jedoch den Vorteil, daß die Auswertung der gemessenen Frequenz unmittelbar in digitaler Form vorgenommen werden kann. Auf Grund der gemessenen, in diesem Bereich vieldeutigen Dopplerfrequenz wird in einer Logik 17 der frequenzbestimmende Teil 18 für die Sendefrequenz des PuIs-Doppler-Radargeräts in der in den vorangegangenen Beispielen beschriebenen Art verändert. Diese Änderung wird zusammen mit der sich auf Grund der geänderten Sendefrequenz ergebenden neuen Dopplerfrequenz einem Rechner 19 eingegeben, der durch Verknüpfung der verschiedenen, auf unterschiedliche Sendefrequenzen zurückgehenden Dopplerfrequenzen die eindeutige Dopplerfrequenz bestimmt, die dann in einer Anzeigeeinrichtung 20 dargestellt wird. Außerdem wird im Rechner 19 die Änderung von ic ermittelt

ίο und ausgewertet.

Im folgenden ist angenommen, daß die Pulsfrequenz 3 kHz beträgt, die Blindgeschwindigkeit bei 1 Mach liegt und die Dopplerfilter so ausgelegt sind, daß Frequenzen im Abstand bis zu ± 300 Hz von der Festzeichenlinie noch unterdrückt werden. Infolge dieser Dimensionierung der Dopplerfilter, die den Zweck hat, nicht nur Festzeichen, sondern auch langsam bewegte Objekte zu unterdrücken, entsteht für die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens die einschränkende Bedingung, daß die Meßwerte /₂ und /_t nicht in den Sperrbereich der Dopplerfilter fallen dürfen. Damit sind von einem an sich nutzbaren Frequenzband von 3kHz Breite 600Hz (= 20%) nicht nutzbar.

Wenn ein Objekt beispielsweise mit der ersten Blindgeschwindigkeit Mach 1 in den Erfassungsbereich des Gerätes einfliegt, muß die Änderung der Sendefrequenz mindestens so groß sein, daß sich die Doppierlinie in den Durchlaßbereich des Dopplerfilters schiebt.

Damit liegt die minimale Frequenzänderung fest. Auf Grund der Tatsache, daß 20% des theoretisch nutzbaren Gebietes nicht nutzbar sind, ist das Umschaltverfahren zwischen festen Sendefrequenzen unzweckmäßig, da die Wahrscheinlichkeit, daß eine Linie in den Sperrbereich fällt und damit das Verfahren versagt, zu groß wird. Es soll deshalb nicht mit fest eingestellter Änderung bzw. festem Hub der Sendefrequenz gearbeitet werden, sondern die Umschaltung nach Vorzeichen und Betrag abhängig von der Lage der Dopplerlinie gesteuert werden. Nachdem eine Steuerung der Sendefrequenz zwingend ist, soll gleichzeitig auch überprüft werden, ob die beobachtete Dopplerlinie in einen anderen Bereich springt, und demnach die Verfahren angewendet werden, die eine U₁ = k₂ = k fordern. Damit kann die wahre Dopplerfrequenz eindeutig berechnet werden.

Aus dem bisher Gesagten folgt, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht eignet, den Geschwindigkeitsbereich eines speziellen Systems einfach dadurch zu erweitern, daß eine weitere Funktion (etwa Frequenzmodulation der Sendefrequenz) in das System aufgenommen wird. Es ist jedoch möglich, jeweils ein Objekt, d. h. jeweils einen Entfernungskanal, abzufragen, indem ein Geschwindigkeitsrechner an diesen Kanal angeschlossen wird und die Sendefrequenz auf Grund der Steuerbefehle des Rechners geändert wird.
Die Abfrage der besetzten Kanäle kann automatisch nacheinander erfolgen oder auch gesteuert dem Beobachter, der sich für die Geschwindigkeit eines bestimmten Objekts interessiert.

Für den Suchvorgang genügt eine einfache Frequenzumsteuerung, derart, daß Geschwindigkeiten, die bei einer Sendefrequenz f₀₁ im Blindbereich liegen, bei f₀₂ in den Durchlaßbereich fallen. Damit ist sichergestellt, daß alle Bewegtziele überhaupt erfaßt werden. Wird z.B. angenommen, daß ein Objekt

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mit etwa dreifacher Blindgeschwindigkeit in den Erfassungsbereich des Gerätes einfliegt, und erscheint die entsprechende Dopplerlinie beispielsweise im Entfernungskanal 12 b, so wird das schmalbandige Geschwindigkeitsfilter 16, die Logik 17 und der Rechner 19 auf Grund eines Befehls des Beobachters oder automatisch auf den besetzten Kanal geschaltet. Die Logik 17 ermittelt den Meßwert /, indem sie feststellt, in welchem Geschwindigkeitsfilter die Dopplerfrequenz erscheint, bestimmt dann das Vorzeichen von q derart, daß bei anlaufender Steuerung der Sendefrequenz die Dopplerlinie im Durchlaßbereich des Dopplerfilters bleibt, und schaltet die Frequenzsteuerung ab, wenn die Dopplerlinie aus dem Bereich des Dopplerfilters läuft oder wenn die maximal zulässige Änderung der Sendefrequenz erreicht ist. Der Rechner errechnet aus den Werten f_u f₂ und q\, q₂ den Mehrdeutigkeitsbereich k.

Beispiel

Erste Blindgeschwindigkeit des

Gerätes 1200 km/h

Folgefrequenz Z, = 3,00OkHz

Anfliegendes Objekt habe die

Geschwindigkeit 3680 km/h

mit der wahren Dopplerfrequenz /' = 9,200 kHz Diese Frequenz fällt in den Sperrbereich des Dopplerfilters
Änderung der Sendefrequenz mit q = +1,1
Die wahre Dopplerfrequenz wird 10,120 kHz
und im Geschwindigkeitsfilter wird 1,12OkHz = /₂ angezeigt

Die Logik steuert die Frequenzänderung nun derart, daß die angezeigte Dopplerfrequenz J₁ sinkt, und gibt die Werte der angezeigten Dopplerfrequenz mit den zugehörigen Werten der Frequenzänderung an den Rechner. Es genügt die Eingabe von zwei Wertepaaren an den Rechner:

^₁ = 1,1; /_{1 =} 1,12OkHz
q₂ =1,02; f₂ = 0,384 kHz

der nach Gleichung (14) mit dem Programm

TiL«,-«. ^q2

k = 3 ermittelt.

Damit ist der Mehrdeutigkeitsbereich bestimmt. Die direkte Berechnung ergibt:

/v _ /2 Jl _

<h~ Ix

= 9,2 kHz.

Wenn angenommen wird, die Meßgenauigkeit von Z₁ und/₂ sei ± 50 Hz und die Fehler mögen sich addieren, ergibt sich folgendes Beispiel:

_fe= 1 Z₂-Zi₊0,1 kHz __Hz= 3,43
fi Q₂-Qi 3,40

Der Rechner korrigiert auf 3,0:
Die wahre Dopplerfrequenz hat den Fehler ± 50 Hz. Nach der direkten Berechnung ergibt sich dagegen ein Fehler von 1,25 kHz.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur eindeutigen Geschwindigkeitsbestimmung bewegter Objekte durch ein Puls-Doppler-Radargerät, bei dem die Aussiebung der Dopplerfrequenzen mittels mindestens eines Frequenz-Dopplerfilters erfolgt, dessen Durchlaßbereich kleiner als die Pulsfolgefrequenz ist und dessen Sperrbereich zu Blindgeschwindigkeiten führt, und bei dem durch Änderung der Sendefrequenz eine Änderung der Dopplerfrequenz herbeigeführt und durch Verknüpfung mit der bei der vorhergehenden Sendefrequenz aufgetretenen Dopplerfrequenz die Geschwindigkeit des Objekts eindeutig bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei stetiger, vorzugsweise periodischer, Änderung der Sendefrequenz mit einem einen bestimmten festen Sendefrequenzmultiplizierenden

7. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfangszweig Einrichtungen zur Selektion eines Bewegtzieles, vorzugsweise in Form von Entfernungstoren (12 a bis 12«), vorgesehen sind.

8. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Entfernungstoren (12 a bis 12n) die Frequenzmeßeinrichtung (16) an denjenigen Entfernungskanal anschaltbar ist, in dem ein auszuwertendes Bewegtziel auftritt.