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DE19837256C1 - Method to determine wind speed with digitalized analog test signals; applies Doppler frequency displacement irradiated from earth satellites to identify wind speeds from the proper motion of particles moved by gust of wind - Google Patents

Method to determine wind speed with digitalized analog test signals; applies Doppler frequency displacement irradiated from earth satellites to identify wind speeds from the proper motion of particles moved by gust of wind

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Publication number
DE19837256C1
DE19837256C1 DE19837256A DE19837256A DE19837256C1 DE 19837256 C1 DE19837256 C1 DE 19837256C1 DE 19837256 A DE19837256 A DE 19837256A DE 19837256 A DE19837256 A DE 19837256A DE 19837256 C1 DE19837256 C1 DE 19837256C1
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DE
Germany
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frequency
wind
shift
analog
signal
Prior art date
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DE19837256A
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German (de)
Inventor
Juergen Streicher
Guenther Wildgruber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Publication of DE19837256C1 publication Critical patent/DE19837256C1/en
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    • GPHYSICS
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Abstract

An analog test signal is digitalized by alias-spot scanning to detect Doppler frequency displacement in laser light irradiation reflected from particles and arising from an object in motion such as an earth satellite. The test signal also detects Doppler frequency shifts in a digital calculation based on the laser light irradiation. Higher frequency displacement or cyclic fold-over determined by a lower spot scan rate possibly far below a double Nyquist frequency is recalculated at a frequency actually occurring prior to the spot scanning. This occurs through reflecting the test signal already in digital form on the Nyquist frequency.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit aus der Eigenbewegung von sich mit dem Windfeld bewegenden Streupartikeln, deren Geschwindigkeit durch Messung der Doppler-Frequenzverschiebung eines mit ei­ ner kegelförmigen Abtastbewegung von einer auf einem bewegten System untergebrachten Laserstrahlquelle ausgesandten und an den Partikeln in Richtung zu einem nach dem Heterodyn- oder Homodynverfahren arbeitenden Empfänger rückgestreuten Laser­ lichtstrahlung konstanter Frequenz ermittelt wird, so daß aufgrund der kegelförmigen Abtastbewegung der Strahlung in einer Meßanordnung ein sinusförmig verlaufendes Meßsignal der Geschwindigkeitskomponenten erhalten wird, dessen Amplitude ein Maß für die Windstärke und dessen Phasenverschiebung ein Maß für die Windrichtung ist und das vor der Detektion der Dopplerverschiebung und einer darauf folgenden digitalen Be­ rechnung des Windfeldes mittels eines Analog/Digital-Wandlers digitalisiert wird.The invention relates to a method for determining the Wind speed from its own movement with the Wind field moving scattering particles, their speed by measuring the Doppler frequency shift one with egg ner conical scanning movement from one to a moving one System housed laser beam emitted and sent the particles towards one after the heterodyne or Homodyne receiver working backscattered laser Light radiation of constant frequency is determined so that due to the conical scanning movement of the radiation in a measuring arrangement a sinusoidal measuring signal Speed components is obtained, the amplitude a measure of the wind force and its phase shift The measure of the wind direction is before the detection of the Doppler shift and a subsequent digital loading Calculation of the wind field using an analog / digital converter is digitized.

Derartige Verfahren sind aus US 5 724 125 A, DE 38 20 654 A1 oder auch aus US 5 367 371 A bekannt.Such methods are from US 5 724 125 A, DE 38 20 654 A1 or also known from US 5 367 371 A.

Bei einem aus DE 40 13 702 C2 bekannten Verfahren zur Bestim­ mung der Windgeschwindigkeit wird das analoge Meßsignal mit einer Frequenz abgetastet, die einem Vielfachen der höchsten auftretenden Dopplerfrequenz entspricht, während in WO 97/06525 A1 die Abtastfrequenz das 5- bis 10-fache, vor­ zugsweise das 2,5-fache der Signalfrequenz ist.In a method for determination known from DE 40 13 702 C2 measurement of the wind speed, the analog measurement signal with sampled at a frequency that is a multiple of the highest occurring Doppler frequency, while in WO 97/06525 A1 the sampling frequency 5 to 10 times before is preferably 2.5 times the signal frequency.

Mit dem Laser-Doppler-Verfahren soll die Windgeschwindigkeit aus der Eigenbewegung der Streupartikel, d. h. von kleinsten, ein sogenanntes Aerosol bildenden Staubkörnchen, die sich mit dem Windfeld bewegen, bestimmt werden. With the laser Doppler method the wind speed is said to be from the inherent movement of the scattering particles, d. H. from the smallest, a so-called aerosol-forming particle of dust that forms with move the wind field, be determined.  

Dazu wird eine Laserlichtstrahlung konstanter Frequenz ausge­ sandt, an den Partikeln in Richtung zu einem Laserstrahlungs­ empfänger zurückgestreut und dort registriert. Die zurückge­ streute Strahlung weist, falls die Streupartikel eine Ge­ schwindigkeitskomponente in Strahlausbreitungsrichtung (Line of Sight; LOS) besitzen, eine charakteristische Frequenzver­ schiebung fD aufgrund des bekannten Dopplereffekts auf:
For this purpose, a laser light radiation of constant frequency is sent out, scattered back on the particles in the direction of a laser radiation receiver and registered there. If the scattering particles have a speed component in the direction of beam propagation (Line of Sight; LOS), the backscattered radiation has a characteristic frequency shift f D due to the known Doppler effect:

wobei vLOS die Geschwindigkeitskomponente in Strahlrichtung und λ die Wellenlänge der Laserstrahlung ist.where v LOS is the velocity component in the beam direction and λ is the wavelength of the laser radiation.

Eine Geschwindigkeitskomponente von 1 m/s ergibt somit eine Dopplerverschiebung von ca. 200 kHz für CO2-Laserstrahlung (Wellenlänge λ = 10,6 µm).A speed component of 1 m / s results in a Doppler shift of approx. 200 kHz for CO 2 laser radiation (wavelength λ = 10.6 µm).

Da die Frequenz der Laserstrahlung (ca. Terahertz) die zu be­ stimmende Frequenz um einige Zehnerpotenzen übersteigt, ist eine direkte Messung nicht möglich.Since the frequency of the laser radiation (approx. Terahertz) is too high tuning frequency exceeds a few powers of ten a direct measurement is not possible.

Das empfangene Laserlicht wird daher mit einer Laserstrahlung ähnlich hoher (Heterodynempfang) oder gleicher (Homodyn­ empfang) Frequenz (sogenannter Lokaloszillator) wie der Sen­ der überlagert. Daraus erhält man eine Schwebungsfrequenz, die in der Größenordnung der zu bestimmenden Frequenzver­ schiebung liegt.The laser light received is therefore a laser radiation similarly high (heterodyne reception) or equal (homodyne frequency) (so-called local oscillator) like the Sen that overlays. This gives you a beat frequency, the in the order of magnitude of the frequency ver shift lies.

Um die Richtung und die Geschwindigkeit des Windfeldes zu be­ stimmen, wird das Meßvolumen in bekannter Weise zusätzlich unter verschiedenen Richtungen beleuchtet. In diesem Zusam­ menhang wird auf die Fig. 1 und 2 hingewiesen.In order to determine the direction and speed of the wind field, the measuring volume is additionally illuminated in a known manner under different directions. In this context, reference is made to FIGS . 1 and 2.

Fig. 1 zeigt eine konische Abtastung des Windfeldes WIND unter einem Erhebungswinkel ϕ, wobei Θ der augenblickliche Phasen­ winkel des Laser-Abtaststrahls ist. Durch die auf einem Ke­ gelmantel in Schritten oder kontinuierlich umlaufende Aussen­ dung der Laser-Strahlung gemäß Fig. 1 erhält man einen sinus­ förmigen Verlauf der Geschwindigkeitskomponenten entsprechend Fig. 2, wobei die über den Erhebungswinkel 9 korrigierte Amplitude der Windstärke und die Phasenverschiebung der Wind­ richtung entspricht. Fig. 1 shows a conical scan of the wind field WIND at an elevation angle ϕ, where Θ is the instantaneous phase angle of the laser scanning beam. 1 on a Ke gelmantel in steps or continuously rotating outer radiation of the laser radiation according to FIG. 1 gives a sinusoidal profile of the speed components according to FIG. 2, wherein the amplitude of the wind force corrected via the elevation angle 9 and the phase shift of the wind direction corresponds.

Die Bestimmung der Dopplerverschiebung (Frequenzanalyse) und die darauf folgende Berechnung des Windfeldes (Sinus­ anpassung) erfolgt durch eine elektronische Datenverarbeitung (EDV). Dazu ist es notwendig, die als analoge Spannungswerte vorliegenden Meßdatensignale zu digitalisieren.The determination of the Doppler shift (frequency analysis) and the subsequent calculation of the wind field (sine adaptation) is carried out by electronic data processing (IT). To do this, it is necessary to use the analog voltage values digitize existing measurement data signals.

Die wichtigste Kenngröße des zur Digitalisierung der Meßda­ tensignale einzusetzenden Analog/Digital-Wandlers ist neben dem Spannungshub die Abtastrate, die für die maximal bzw. eindeutig zu bestimmende Frequenz charakteristisch ist. Dabei ist das sogenannte Abtasttheorem, das auch unter der Bezeich­ nung Nyquist-Theorem bekannt ist, zu beachten:
The most important parameter of the analog / digital converter to be used for digitizing the measurement data signals is, in addition to the voltage swing, the sampling rate, which is characteristic of the maximum or uniquely determined frequency. The so-called sampling theorem, which is also known as the Nyquist theorem, must be observed:

fmax ≦ 0,5 fADC. (2)
f max ≦ 0.5 f ADC . (2)

Für das sinusförmige Zeitsignal (Frequenzschwebung) bedeutet dies, daß mindestens zwei Abtastpunkte je Schwingungsperiode existieren. Überschreitet die Signalfrequenz den Grenzwert fmax, so wird keine volle Periode mehr erfaßt und die resul­ tierende Frequenz erscheint kleiner (zyklische Faltung oder Aliasing-Effekt).For the sinusoidal time signal (frequency beat), this means that there are at least two sampling points per oscillation period. If the signal frequency exceeds the limit value f max , a full period is no longer recorded and the resulting frequency appears smaller (cyclic folding or aliasing effect).

Fig. 3 zeigt in einem Beispiel in der oberen Darstellung ein sinusförmiges Signal (Signalfrequenz 86 Hz), in der mittleren Darstellung das abgetastete Zeitsignal (Abtastfrequenz 100 Hz, d. h. maximal erfaßbare Frequenz 50 Hz) und in der un­ teren Darstellung das Spektrum des abgetasteten Signals. Das resultierende Signal zeigt sowohl im Zeitbereich (mittlere Darstellung in Fig. 3) als auch erst recht im Spektrum (untere Darstellung in Fig. 3) eine zu kleine Frequenz. Fig. 3 shows an example in the upper representation of a sinusoidal signal (signal frequency 86 Hz), in the middle representation the sampled time signal (sampling frequency 100 Hz, ie maximum detectable frequency 50 Hz) and in the lower representation the spectrum of the sampled signal . The resulting signal shows a frequency that is too low both in the time domain (middle representation in FIG. 3) and especially in the spectrum (lower representation in FIG. 3).

Die eigentliche Frequenz von 86 Hz im angeführten Beispiel wird durch Unterabtastung zu einer niedrigen Frequenz zurück­ gefaltet, im Beispiel zu 14 Hz (siehe untere Darstellung in Fig. 3). Als anschauliches weiteres Beispiel des Aliasing-Ef­ fekts seien rückwärts drehende Räder, insbesondere Speichen­ räder, an sich bewegenden Fahrzeugen, z. B. an einer Postkut­ sche, in Kinofilmen genannt (Abtastung 16 bis 64 Bilder pro Sekunde).The actual frequency of 86 Hz in the example given is folded back to a low frequency by sub-sampling, in the example to 14 Hz (see the illustration below in FIG. 3). As a vivid further example of the aliasing effect, backward rotating wheels, in particular spoke wheels, are on moving vehicles, e.g. B. on a Postkut cal, called in movies (scanning 16 to 64 frames per second).

Der Aliasing-Effekt läßt sich bekanntlich bei der Digitali­ sierung von elektrischen Signalen durch den Einsatz eines An­ ti-Aliasing-Filters, d. h. eines Tiefpaß-Filters mit einer Durchlaßfrequenz, die kleiner als die halbe Abtastfrequenz ist, vermeiden. Zusätzlich wird durch das Tiefpaß-Filter die Bandbreite des elektrischen Signals begrenzt. Das Si­ gnal/Rausch-Verhältnis wird verbessert, da das Detektorrau­ schen ohne Anti-Aliasing-Filter ebenfalls in den Abtastbe­ reich zurückgefaltet wird.As is well known, the aliasing effect can be achieved with digitali sizing of electrical signals by using an An ti aliasing filters, i. H. a low pass filter with a Pass frequency less than half the sampling frequency is to avoid. In addition, the low-pass filter Bandwidth of the electrical signal limited. The Si Signal / noise ratio is improved because the detector roughness without anti-aliasing filter also in the sample area is folded back richly.

Der Frequenzbereich ist somit nach der Gleichung (2) auf die halbe Abtastrate begrenzt. Für ein ruhendes Laser-Doppler- System, z. B. in einer Bodenmeßstation, ist beispielsweise der Meßbereich bei Verwendung eines 10 MHz-Analog/Digital- Wandlers auf vLOS ≦ ±26,5 m/s bei einer Laserwellenlänge von 10,6 µm beschränkt.The frequency range is thus limited to half the sampling rate according to equation (2). For a stationary laser Doppler system, e.g. B. in a ground measuring station, for example, the measuring range when using a 10 MHz analog / digital converter is limited to v LOS ≦ ± 26.5 m / s at a laser wavelength of 10.6 µm.

Bei einem bewegten System, das z. B. an einem Flugzeug oder Satelliten angebracht ist, überlagert sich zusätzlich zum Meßbereich die Eigenbewegung, die bei Strahlposition in bzw. entgegen der Flugrichtung zu Abtastfrequenzen führt, die technisch nicht realisierbar sind.In a moving system that z. B. on an airplane or Satellite is attached, superimposed on top of that Measuring range, the own movement which is in or at beam position  counter to the direction of flight leads to sampling frequencies that are not technically feasible.

Ein Erdsatellit hat typischerweise Geschwindigkeiten von 7 bis 10 km/s über Grund. Dadurch werden maximale Dopplerver­ schiebungen von 1 bis 2 GHz, projiziert in Strahlrichtung, erzeugt, da hier ebenfalls das Windfeld konisch abgetastet wird. Die Abtastrate des die Digitalisierung des Meßsignals durchführenden Analog/Digital-Wandlers muß somit mindestens 2 bis 4 GHz betragen.An earth satellite typically has speeds of 7 up to 10 km / s above ground. This makes maximum Doppler servers shifts from 1 to 2 GHz, projected in the beam direction, generated because here the wind field is also scanned conically becomes. The sampling rate of the digitization of the measurement signal performing analog / digital converter must therefore at least 2 up to 4 GHz.

Als Folge der hohen Abtastrate erhält man auch dementspre­ chend viele Abtastwerte, d. h. der Analog/Digital-Wandler muß eine sehr hohe Speichertiefe aufweisen. Im vorigen Beispiel wäre die erforderliche Speichertiefe 450 bis 900 kWorte je Laserschuß für ein Meßvolumen von nur 30 km. Auf dem Markt befindliche Analog/Digital-Wandler erfüllen diese beiden For­ derungen nur gemäß der Relation entweder sehr schnell (1 bis 2 GHz), dann aber nur bei einer geringen Speichertiefe (typisch 512 Worte), oder umgekehrt.As a result of the high sampling rate, one also gets accordingly enough samples, i. H. the analog / digital converter must have a very high memory depth. In the previous example the required memory depth would be 450 to 900 kW words each Laser shot for a measurement volume of only 30 km. On the market located analog / digital converters meet these two For changes only according to the relation either very quickly (1 to 2 GHz), but then only with a small memory depth (typically 512 words), or vice versa.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem von einem bewegten System, insbesondere von einem Erdsatelliten ausge­ henden Laser-Doppler-Meßverfahren der eingangs genannten Art eine Möglichkeit zu schaffen, mit der sich unter Verwendung gebräuchlicher Analog/Digital-Wandler die Digitalisierung der Meßsignale für die spätere rechnerische Ermittlung der Wind­ geschwindigkeit auszuführen läßt.The invention has for its object in one of moving system, especially from an earth satellite existing laser Doppler measurement method of the type mentioned to create a way of using yourself Common analog / digital converter digitizing the Measurement signals for the later calculation of the wind speed can be carried out.

Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Meßanordnung bei der Digitalisierung des analogen Meß­ signals im Analog/Digital-Wandler mit einer sogenannten Ali­ as-Abtastung gearbeitet wird, also mit einer Abtastrate, die unter der das Abtasttheorem (Nyquist-Theorem) erfüllenden Ab­ tastrate liegt, und daß die durch die geringere Abtastrate, die weit unter der doppelten Nyquist-Frequenz liegen darf, bestimmte Verschiebung der höheren Frequenz, d. h. die zykli­ sche Faltung, auf die vor der Abtastung tatsächlich vorlie­ gende Frequenz rückgerechnet wird, was durch Spiegelung des schon in Digitalform vorliegenden Meßsignals an der Nyquist- Frequenz erfolgt.According to the invention, which relates to a method of the beginning referred type, this object is achieved in that in the measuring arrangement during the digitization of the analog measurement signals in the analog / digital converter with a so-called Ali  as sampling is carried out, i.e. with a sampling rate that under the Ab fulfilling the sampling theorem (Nyquist theorem) sampling rate, and that due to the lower sampling rate, which can be far below the double Nyquist frequency, certain shift of the higher frequency, d. H. the cycli c folding that actually existed before scanning frequency is calculated back, which is reflected by mirroring the measurement signal already available in digital form at the Nyquist Frequency.

Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, daß hohe Frequenzen unter Benutzung des Alias-Effekts trotz einer an sich zu geringen Abtastrate erfaßt werden kön­ nen. Die geringere Abtastrate, die also weit unter der dop­ pelten Nyquist-Frequenz (Abtasttheorem) liegen darf, bestimmt die Verschiebung der höheren Frequenzen (Faltung). Die Rück­ rechnung auf die tatsächlich vorliegende Frequenz vor der Ab­ tastung erfolgt problemlos per EDV, da die Daten schon digi­ tal abgetastet vorliegen.The method according to the invention is thus characterized that high frequencies using the alias effect can be detected despite a sampling rate that is too low per se nen. The lower sampling rate, which is far below the dop pelt Nyquist frequency (sampling theorem) may be determined the shift of the higher frequencies (convolution). The back calculation of the actual frequency before the Ab sensing is done easily by EDP, since the data is already digi valley are available.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens nach der Er­ findung besteht in einer Bandpaßfilterung, die auf eine mitt­ lere, durch die Meßanordnung erfaßte und damit bekannte Fre­ quenz zentriert ist und eine dem Restsignal angepaßte Band­ breite aufweist. Es wird somit garantiert, daß keine Überla­ gerung der Alias-Frequenzen auftritt, also eine nicht rever­ sible Mischung der gefalteten Spektralbereiche erfolgt. Durch den Einsatz des Bandpaßfilters wird gleichzeitig in vorteil­ hafter Weise das Signal/Rausch-Verhältnis erheblich verbes­ sert.An advantageous development of the method according to the Er invention consists of a bandpass filtering, which is based on a mitt lere, detected by the measuring arrangement and thus known Fre is centered and a band adapted to the residual signal has wide. It is thus guaranteed that no overload alias frequencies occur, i.e. a non-rever Sible mixing of the folded spectral ranges takes place. By the use of the bandpass filter is also advantageous the signal-to-noise ratio is considerably improved sert.

Das Verfahren nach der Erfindung sollte so ausgelegt sein, daß sowohl die Detektionsbandbreite als auch die Bandbreite des Analog/Digital-Wandlers (möglichst geringe Aperturzeit) der höchsten zu erwartenden Frequenz entspricht.The method according to the invention should be designed that both the detection bandwidth and the bandwidth  of the analog / digital converter (aperture time as short as possible) corresponds to the highest frequency to be expected.

Außerdem sollte die Flankensteilheit des Bandpaßfilters einen vernünftigen, den Meßanforderungen entsprechenden Kompromiß zwischen großer Steilheit und Änderung der Gruppenlaufzeit aufweisen.In addition, the slope of the bandpass filter should be one reasonable compromise corresponding to the measurement requirements between steep slope and change in group duration exhibit.

Darüber hinaus sollten beim Verfahren nach der Erfindung kon­ stante, schrittweise erfolgende Frequenzverschiebungen exi­ stieren.In addition, in the method according to the invention, con constant, gradual frequency shifts exi bull.

Dies bedeutet, daß Signale geeignet sind, die beispielsweise eine konstante Verschiebung durch den Lokaloszillator der Empfangsseite oder durch eine schrittweise vorgenommene Abta­ stung (Step Scan) der Atmosphäre aufweisen. Weniger geeignet wäre dagegen die Anwendung einer kontinuierlichen Abtastung (Fig. 1).This means that signals are suitable which have, for example, a constant shift by the local oscillator on the receiving side or by a step-by-step scanning of the atmosphere. On the other hand, the use of continuous scanning ( Fig. 1) would be less suitable.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden für eine auf einer Satelliten-Plattform angeordnete Meßanordnung zur Messung der Windgeschwindigkeit anhand von Zeichnungen erläu­ tert. Es zeigen:The method according to the invention is described below for a Measuring arrangement arranged on a satellite platform for Measurement of the wind speed using drawings tert. Show it:

Fig. 1 eine bereits erläuterte Prinzipdarstellung der koni­ schen Abtastung des Windfeldes; Fig. 1 is a schematic diagram of the conical scanning of the wind field already explained;

Fig. 2 eine ebenfalls bereits erläuterte Funktionsdarstel­ lung der aus der konischen Abtastung nach Fig. 1 ent­ stehenden Geschwindigkeitskomponenten; FIG. 2 is a function illustration, also already explained, of the speed components resulting from the conical scanning according to FIG. 1;

Fig. 3 in drei untereinander aufgezeichneten, bereits be­ schriebenen Darstellungen den Aliasing-Effekt durch eine zu geringe Abtastrate; Fig. 3 in three mutually recorded, already described representations, the aliasing effect due to an insufficient sampling rate;

Fig. 4 Frequenzbereiche der möglichen Dopplerverschiebungen beim satellitengestützten Verfahren nach der Erfin­ dung; Fig. 4 frequency ranges of the possible Doppler shifts in the satellite-based method according to the inven tion;

Fig. 5 die Spiegelung der höheren Frequenzen bei zu geringer Abtastrate,; Fig. 5, the reflection of the higher frequencies at too low a sampling rate ,;

Fig. 6 und 7 das geometrische bzw. die Schußanordnung be­ treffende Schema einer Satelliten-Laser-Doppler- Messung unter Verwendung des Verfahrens nach der Er­ findung, und Figures 6 and 7, the geometric or the weft arrangement be apt scheme. A satellite laser Doppler measurement using the method according to the invention it, and

Fig. 8 eine entsprechend dem Verfahren nach der Erfindung vorgenommene Alias-Abtastung für vier verschiedene Schußpositionen. Fig. 8 is a according to the method according to the invention made alias sampling for four different shot positions.

Anhand der Spektrumsdarstellungen (f = Frequenz) in den Fig. 4 und 5 wird im folgenden die erfindungsgemäße Verringerung der Abtastrate durch Ausnutzung des Alias-Effekts erläutert.The reduction in the sampling rate according to the invention by utilizing the alias effect is explained below on the basis of the spectrum representations (f = frequency) in FIGS. 4 and 5.

Das Signal am Ausgang des Detektors der Meßanordnung beinhal­ tet folgende Frequenzen:
The signal at the output of the detector of the measuring arrangement contains the following frequencies:

  • - die Eigenbewegung der Satellitenplattform,- the own movement of the satellite platform,
  • - die Erdrotation- the earth's rotation
  • - die Gruppengeschwindigkeit der Streupartikel.- The group speed of the scattering particles.

Diese Frequenzen addieren sich in Laserstrahlrichtung (Vek­ torsumme der Komponenten in Strahlausbreitungsrichtung). Das eigentliche Nutzsignal, nämlich die Dopplerverschiebung auf­ grund der Geschwindigkeit der Streupartikel, hat bei der Mes­ sungvon einem Satelliten die kleinste spektrale Breite.These frequencies add up in the direction of the laser beam (Vek gate sum of the components in the direction of beam propagation). The  actual useful signal, namely the Doppler shift due to the speed of the scattering particles, the the smallest spectral latitude from a satellite.

Im vorher erwähnten Beispiel ist dies eine spektrale Breite von 10 MHz für einen Meßbereich von vLOS ≦ ±26,5 m/s. Dieses Nutzsignal ist im Frequenzraum durch die Erdrotation (ca. 100 MHz, abhängig von der geographischen Breite des Satelli­ ten) und der Eigenbewegung des Satelliten verschoben. Die Fig. 4 zeigt eine Skizze der beteiligten Spektralbereiche (nur positive Frequenzen, nicht maßstabsgetreu).In the previously mentioned example, this is a spectral width of 10 MHz for a measuring range of v LOS ≦ ± 26.5 m / s. This useful signal is shifted in the frequency domain by the earth's rotation (approx. 100 MHz, depending on the geographical latitude of the satellite) and the satellite's own movement. FIG. 4 shows an outline of the spectral regions involved (only positive frequencies, not to scale).

Die größte Frequenzverschiebung (1 bis 2 GHz) tritt immer dann auf, wenn die Meßachse, also die Laserstrahlrichtung LOS, in oder entgegengesetzt zur Bewegungsachse des Satelli­ ten zeigt. Dieses Signal müßte nach dem Abtasttheorem mit ei­ ner Abtastrate fADC, die doppelt so hoch wie die maximal mög­ liche Frequenz ist, im Analog/Digital-Wandler der Meßanord­ nung gemäß
The largest frequency shift (1 to 2 GHz) always occurs when the measuring axis, i.e. the laser beam direction LOS, points in or opposite to the axis of movement of the satellite. This signal would have to be according to the sampling theorem with a sampling rate f ADC , which is twice as high as the maximum possible frequency, in the analog / digital converter according to the measuring arrangement

fADC ≧ 2 . (fmax,Satellit + fmax,Erdrotation + fmax,Nutzsignal) (3)
f ADC ≧ 2. (f max, satellite + f max, earth rotation + f max, useful signal ) (3)

digitalisiert werden, also hier im Beispiel ca. 2 bis 4 GHz.can be digitized, in this example approx. 2 to 4 GHz.

Wird dieses Signal nun mit einer kleineren Abtastrate digita­ lisiert, so werden diejenigen Frequenzen, die höhere Fre­ quenzanteile als die Gleichung (2) aufweisen, im Frequenzraum an der der halben Abtastrate entsprechenden Nyquist-Frequenz fNYQ. gespiegelt.If this signal is now digitized with a lower sampling rate, then those frequencies which have higher frequency components than equation (2) are in the frequency domain at the Nyquist frequency f NYQ corresponding to half the sampling rate. mirrored.

Fig. 5 zeigt die gleichen Frequenzanteile wie Fig. 4, jedoch mit einer Abtastrate digitalisiert, die halb so groß ist wie diejenige, die eigentlich erforderlich wäre, um das Ab­ tasttheorem zu erfüllen. Diese in Fig. 5 dargestellte Spiege­ lung, oder auch zyklische Faltung, tritt nur dann auf, wenn zusätzlich zur Verletzung des Abtasttheorems auch kein Anti- Aliasing-Filter (mit passender Sperrfrequenz) verwendet wird. Fig. 5 shows the same frequency components as Fig. 4, but digitized with a sampling rate that is half as large as that which would actually be required to fulfill the sampling theorem. This mirroring shown in FIG. 5, or also cyclic convolution, only occurs if, in addition to the violation of the sampling theorem, no anti-aliasing filter (with a suitable blocking frequency) is used.

Diese Signalverzerrung, die es normalerweise zu unterdrücken gilt und zwar mit der richtigen Abtastrate und mit einem dazu richtig dimensionierten Anti-Aliasing-Filter, kann nun im Falle des bewegten Systems, wie dies beim Erdsatelliten der Fall ist, dazu benützt werden, höhere Frequenzanteile mit niedriger Abtastrate zu messen.This signal distortion that it would normally suppress applies with the correct sampling rate and with one correctly dimensioned anti-aliasing filter, can now be Trap of the moving system, as is the case with the Earth satellite Case is to be used with higher frequency components to measure lower sampling rate.

Das eigentliche Nutzsignal plus der Frequenzverschiebung durch die Erdrotation ist wesentlich schmalbandiger als die Frequenzverschiebung durch die Satellitenbewegung (etwa um den Faktor 10). Ist die ungefähre Meßachse (Position des Sen­ de- und Empfangsspiegels) in Abhängigkeit zur Bewegungsachse des Satelliten bekannt, so ist es möglich, das gefaltete Si­ gnal wieder zurück zu skalieren.The actual useful signal plus the frequency shift due to the earth's rotation is much narrower than that Frequency shift due to satellite movement (about the factor 10). Is the approximate measuring axis (position of the sen de- and receiving mirror) depending on the axis of movement known of the satellite, so it is possible to fold the Si gnal to scale back again.

Für die in der Fig. 5 gezeigten, digitalisierten Werte bedeu­ tet dies:
For the digitized values shown in FIG. 5, this means:

  • - die Richtung des Meßstrahls ist bekannt (hier ungefähr in Richtung oder entgegengesetzt gerichtet zur Bahnachse des Satelliten)- The direction of the measuring beam is known (here roughly in Direction or opposite to the path axis of the Satellites)
  • - das Nutzsignal plus die Frequenzverschiebung durch die Erd­ rotation ist daher vor der Digitalisierung in einem Fre­ quenzbereich, der weit oberhalb der Nyquist-Frequenz fNyq. liegt - The useful signal plus the frequency shift due to the earth rotation is therefore before digitization in a frequency range that is well above the Nyquist frequency f Nyq . lies
  • - das digitalisierte Signal muß daher nur an der Nyquist-Fre­ quenz fNYq. gespiegelt werden, um die tatsächliche Frequenz zu erhalten.- The digitized signal must therefore only at the Nyquist frequency f NYq . be mirrored to get the actual frequency.

Da das Signal bereits in digitaler Form vorliegt, läßt sich der ganze Vorgang leicht mit Hilfe der elektronischen Daten­ verarbeitung (EDV) bewerkstelligen.Since the signal is already in digital form, the whole process easily with the help of electronic data accomplish processing (EDP).

Im folgenden wird anhand der Fig. 6 und 7 eine Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung zur Windgeschwindigkeitsmessung in der Praxis beschrieben.An application of the method according to the invention for wind speed measurement in practice is described below with reference to FIGS. 6 and 7.

Die Anwendung der Alias-Abtastung auf ein reales Meßproblem wird dazu am Beispiel eines im Weltraum stationierten Laser- Doppler-Systems verdeutlicht. Fig. 6 zeigt schematisch und nicht maßstabsgetreu die Meßgeometrie mit dem Satelliten SAT, der sich auf einer durch den Pfeil P angedeuteten Bahn senk­ recht oberhalb einer Erdbahn TRACK bewegt und von dem Laser­ strahlschüsse in den, vom Satelliten SAT aus betrachtet, auf einer Kegelmantelfläche liegenden Ausbreitungsrichtungen LOS zum Erdboden ERD abgegeben werden.The application of alias scanning to a real measurement problem is illustrated using the example of a laser Doppler system stationed in space. Fig. 6 shows schematically and not to scale the measurement geometry with the satellite SAT, which moves vertically above an earth orbit TRACK on a path indicated by the arrow P and from the laser beam shots in the, viewed from the satellite SAT, lying on a conical surface Directions of propagation LOS to the earth ERD are given.

Von den sich in solch einer Richtung befindenden Streuparti­ keln wird die Laserstrahlung rückgestreut und in einer Meß­ anordnung auf Dopplerverschiebung hin untersucht, um daraus die Windgeschwindigkeit zu ermitteln.Of the scattering parties in such a direction the laser radiation is scattered back and in a measuring arrangement examined for Doppler shift to get out of it to determine the wind speed.

In Fig. 7 ist die zu der Geometrie nach Fig. 6 gehörende Schuß­ anordnung am Erdboden ERD, vom Empfänger des Satelliten SAT aus betrachtet, dargestellt. Das Windfeld soll unter acht verschiedenen Winkeln, die fest vorgegeben sind (sogenannter Step Scan), gemessen werden. In Fig. 7, the shot arrangement belonging to the geometry according to Fig. 6 on the ground ERD, viewed from the receiver of the satellite SAT, is shown. The wind field should be measured at eight different angles, which are fixed (so-called step scan).

Bei den in Fig. 7 dargestellten Schußpositionen liegen folgen­ de Frequenzverschiebungen (Laserwellenlänge hier 9,11 µm, Frequenzen in MHz) aufgrund der Eigenbewegung des Satelliten vor (Tabelle 1, zweite Spalte).In the shot positions shown in Fig. 7 there are de frequency shifts (laser wavelength here 9.11 µm, frequencies in MHz) due to the own movement of the satellite (Table 1, second column).

Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt für acht Schüsse 1 bis 8 die Frequenzverschiebung aufgrund der Eigenbewegung des Satelli­ ten (zweite Spalte), plus Frequenzbereich durch Erdrotation (dritte Spalte), plus konstante Frequenzdifferenz (Offset) zwischen Sendelaser und Lokaloszillator LO des Empfängers (vierte Spalte), hier 40 MHz.The following Table 1 shows the eight shots 1 to 8 Frequency shift due to the Satelli's own movement ten (second column), plus frequency range due to earth rotation (third column), plus constant frequency difference (offset) between the transmitter laser and the local oscillator LO of the receiver (fourth column), here 40 MHz.

Tabelle 1 Table 1

Die Erdrotation ist in der oben abgebildeten Tabelle 1 für einen polaren Orbit berücksichtigt, so daß maximale Frequenz­ verschiebungen auftreten, wenn sich der Satellit SAT über dem Äquator befindet und der Meßstrahl LOS seitlich zur Flugrich­ tung ausgesandt wird (hier ±53 MHz). The Earth's rotation is shown in Table 1 above for takes into account a polar orbit so that maximum frequency shifts occur when the satellite is above the Equator is located and the measuring beam LOS to the side of the flight direction device is transmitted (here ± 53 MHz).  

Das Nutzsignal hat zusätzlich eine Bandbreite von ±11 MHz für eine maximal erfaßbare horizontale Windgeschwindigkeit von ±100 m/s.The useful signal also has a bandwidth of ± 11 MHz for a maximum detectable horizontal wind speed of ± 100 m / s.

Im einfachsten Fall, bei dem keine Frequenzdifferenz (Offset) zwischen dem Sendelaser und dem Lokaloszillator LO, also Ho­ modynempfang vorliegt, gibt es nur zwei unterschiedliche Fre­ quenzverschiebungen durch die Bewegung des Satelliten SAT: 750 MHz und 216 MHz. Das Vorzeichen der Verschiebung (vorwärts oder rückwärts zur Bahnbewegung) existiert zwar re­ al. wird aber vom Detektor nicht wahrgenommen, da dieser nur das Leistungsspektrum des überlagerten Feldes von Emp­ fangsstrahlung und Lokaloszillator erfaßt. Anders ausge­ drückt, es wird keine Phasenbeziehung zwischen Empfangsstrah­ lung und Lokaloszillator gemessen, da die Einzelfrequenzen im Terahertz(THz)-Bereich liegen.In the simplest case where there is no frequency difference (offset) between the transmitter laser and the local oscillator LO, i.e. Ho there is only two different fre sequence shifts due to the movement of the satellite SAT: 750 MHz and 216 MHz. The sign of the shift (forward or backward to the path movement) exists re al. but is not perceived by the detector, since it only the range of services of the superimposed field of Emp capture radiation and local oscillator detected. In a different way presses, there will be no phase relationship between receive beam tion and local oscillator measured, since the individual frequencies in Terahertz (THz) range.

Fall 1: 216 MHzCase 1: 216 MHz

Die Frequenzverschiebung durch die Satellitenbewegung ist hier minimal (seitwärts zur Bahnbewegung), die mögliche Ver­ schiebung durch Erdrotation aber maximal. Das verschobene Spektrum erstreckt sich daher von 152 MHz bis 280 MHz. Wird das Detektorsignal, wenn der Meßstrahl in die Position 1, 2, 5 oder 6 zeigt, mit nur 280 MHz abgetastet, so wird das Spek­ trum in den Bereich 0 MHz (vor der Abtastung 280 MHz) bis 128 MHz (vorher 152 MHz) abgebildet, also einmal an der Nyquist-Frequenz (140 MHz) gespiegelt. Zu diesem Fall wird auf Fig. 5 hingewiesen.The frequency shift due to the satellite movement is minimal here (sideways to the orbit movement), but the possible shift due to earth rotation is maximal. The shifted spectrum therefore extends from 152 MHz to 280 MHz. If the detector signal is scanned with only 280 MHz when the measuring beam is in position 1, 2, 5 or 6, the spectrum is in the range 0 MHz (before scanning 280 MHz) to 128 MHz (previously 152 MHz) mapped, i.e. once mirrored at the Nyquist frequency (140 MHz). In this case, reference is made to FIG. 5.

Fall 2: 750 MHzCase 2: 750 MHz

Das Spektrum erstreckt sich vor der Abtastung von 716 MHz bis 784 MHz (Erdrotation geringer für Polarsatellit und Strahl­ richtung in oder entgegen der Satelliten-Flugrichtung) für die Positionen 3, 4, 7 und 8. Eine Abtastung mit 200 MHz fal­ tet das Spektrum dreimal, so daß es nun in einem Bereich von 16 MHz (vor der Abtastung 784 MHz) bis 84 MHz (vorher 716 MHz) erscheint.The spectrum extends from 716 MHz to before sampling 784 MHz (Earth rotation less for polar satellite and beam direction in or against the satellite flight direction) for positions 3, 4, 7 and 8. A scan at 200 MHz tet the spectrum three times so that it is now in a range of 16 MHz (before sampling 784 MHz) to 84 MHz (before 716 MHz) appears.

Existiert zusätzlich noch eine konstante Frequenzdifferenz zwischen Sendelaser und Lokaloszillator, besteht also Hetero­ dynempfang, der angewandt wird, um das Vorzeichen des Wind­ feldes besser bestimmen zu können, so ergeben sich aus der vorher angegebenen Tabelle 1 (vierte Spalte) vier verschie­ dene Fälle.There is also a constant frequency difference between transmitter laser and local oscillator, so there is hetero Dyn reception, which is applied to the sign of the wind to be able to determine the field better, it follows from the previously specified table 1 (fourth column) four different cases.

Im folgenden wird die als vorteilhafte Weiterbildung des Ver­ fahrens nach der Erfindung vorgesehene Bandpaßfilterung er­ läutert, die unter anderem zur Unterdrückung des hochfrequen­ ten Rauschens bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Alias-Ab­ tastung dient.In the following, the advantageous development of the Ver driving according to the invention provided bandpass filtering he purifies, which among other things to suppress the high frequency th noise in the alias Ab provided according to the invention groping serves.

Das bereits erwähnte Anti-Aliasing-Tiefpaßfilter verhindert nicht nur den Effekt der Rückfaltung von hochfrequenten Signalanteilen, sondern verbessert aus diesem Grund auch das Signal/Rausch-Verhältnis. Durch die Faltungsoperation wird nicht nur das Nutzsignal, sondern auch das gesamte Detektor­ rauschen in einen tieferen Frequenzbereich gespiegelt. Somit addieren sich sämtliche Rauschanteile, also Rauschanteile, die auch ohne Spiegelung schon in diesem Spektralbereich vor­ handen sind, mit den durch die Faltung hervorgerufenen tie­ ferfrequenten Anteilen. The previously mentioned anti-aliasing low-pass filter prevents not just the effect of refolding high-frequency Signal components, but for this reason also improves that Signal to noise ratio. Through the folding operation not only the useful signal, but also the entire detector noise reflected in a lower frequency range. Consequently add up all noise components, i.e. noise components, which already exist in this spectral range even without reflection with the tie caused by the folding frequency components.  

Zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses werden bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung im Gegen­ satz zum Tiefpaß-Anti-Aliasing-Filter Bandpaßfilter einge­ setzt. Es wird dadurch außerdem gewährleistet, daß aus­ schließlich der gefaltete Frequenzbereich erfaßt wird.To improve the signal-to-noise ratio the implementation of the method according to the invention in counter Set to the low-pass anti-aliasing filter bandpass filter puts. It also ensures that finally the folded frequency range is detected.

Die Bandpaßfilter sind dabei genau auf die jeweilige Fre­ quenzverschiebung durch die Satellitenbewegung (siehe Tabel­ le 1, zweite Spalte) plus einer eventuellen Lokaloszillator- Frequenzverschiebung zentriert. Die obere und untere Grenz­ frequenz muß der spektralen Breite (Erdrotation plus Nutzsi­ gnal) des Restsignals angepaßt werden.The bandpass filters are exactly on the respective Fre frequency shift due to satellite movement (see table le 1, second column) plus a possible local oscillator Frequency shift centered. The upper and lower limits frequency must be of the spectral latitude (earth rotation plus useful gnal) of the residual signal.

Für den Einsatz realer Bandpaßfilter (3 dB Dämpfung an den Grenzfrequenzen, Filter 7. Ordnung) müssen die Abtastfre­ quenzen dementsprechend angepaßt werden. Die nachfolgend an­ gegebene Tabelle 2 zeigt die resultierenden Abtastfrequenzen bei Verwendung von Bandpaßfiltern entsprechend der Schußposi­ tion für alle vier Fälle, also bei Heterodynempfang, sowie die Eckdaten dieser Bandpaßfilter.For the use of real bandpass filters (3 dB attenuation at the cut-off frequencies, 7th order filter), the sampling frequencies must be adjusted accordingly. The table 2 below shows the resulting sampling frequencies when using bandpass filters corresponding to the shot position for all four cases, that is to say with heterodyne reception, and the basic data of these bandpass filters.

Tabelle 2 Table 2

Fig. 8 zeigt für die eingesetzte Alias-Abtastung den Fre­ quenzraum mit den jeweiligen Spektren und Abtastfrequenzen aus der Tabelle 2 für die vier dort vorgesehenen, verschiede­ nen Schußpositionen. Die Fig. 8 enthält in der linken oberen Ecke eine Legende bezüglich der Frequenzbänder, die das Band­ paßfilter umfaßt. Fig. 8 shows for the alias scanning used the Fre frequency space with the respective spectra and scanning frequencies from Table 2 for the four different shot positions provided there. Fig. 8 contains in the upper left corner a legend regarding the frequency bands that the bandpass filter comprises.

Im allgemeinen muß das Bandpaßfilter immer auf eine bekannte Frequenz zentriert sein, wobei sich die Kenntnis dieser Fre­ quenz aus der Meßanordnung ergibt und diese Frequenz somit auch erfaßt wird, z. B. die Strahlrichtung im Verhältnis zur Ausbreitungsrichtung beim bewegten System oder die Differenz­ frequenz zwischen Sendelaser und Lokaloszillator.In general, the bandpass filter must always be known Frequency be centered, the knowledge of this Fre results from the measuring arrangement and thus this frequency is also detected, e.g. B. the beam direction in relation to Direction of propagation in the moving system or the difference frequency between transmitter laser and local oscillator.

Die maximale Abtastrate liegt im angegebenen Beispiel laut Tabelle 2 bei 520 MHz. Die Speichertiefe des für die Digita­ lisierung einzusetzenden Analog/Digital-Wandlers muß dann et­ wa 120 kWorte je Schuß betragen.In the example given, the maximum sampling rate is loud Table 2 at 520 MHz. The memory depth of the for the Digita lization to be used analog / digital converter must then et wa be 120 kwords per shot.

Der Vergleich mit den systemtheoretischen Werten, die demge­ genüber eine sehr hohe Abtastrate von etwa 1,8 GHz und eine sehr große Speichertiefe von etwa 400 kWorten betragen, zeigt den Gewinn durch die Alias-Abtastung entsprechend dem Verfah­ ren nach der Erfindung, was in vorteilhafter Weise die Mög­ lichkeit des Einsatzes von dem Stand der Technik entsprechen­ den und im Handel befindlichen Analog/Digital-Wandlern er­ bringt.The comparison with the system theoretical values, the demge compared to a very high sampling rate of about 1.8 GHz and a shows a very large memory depth of about 400 kW words the alias scan gain according to the procedure ren according to the invention, which advantageously the Mög correspond to the state of the art the and commercially available analog / digital converters brings.

Claims (6)

1. Verfahren zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit aus der Ei­ genbewegung von sich mit dem Windfeld bewegenden Streuparti­ keln, deren Geschwindigkeit durch Messung der Doppler- Frequenzverschiebung eines mit einer kegelförmigen Abtastbewe­ gung von einer auf einem bewegten System untergebrachten Laser­ strahlquelle ausgesandten und an den Partikeln in Richtung zu einem nach dem Heterodyn- oder Homodynverfahren arbeitenden Empfänger rückgestreuten Laserlichtstrahlung konstanter Fre­ quenz ermittelt wird, so daß aufgrund der kegelförmigen Abtast­ bewegung der Strahlung in einer Meßanordnung ein sinusförmig verlaufendes Meßsignal der Geschwindigkeitskomponenten erhalten wird, dessen Amplitude ein Maß für die Windstärke und dessen Phasenverschiebung ein Maß für die Windrichtung ist und das vor der Detektion der Dopplerverschiebung und einer darauf folgen­ den digitalen Berechnung des Windfeldes mittels eines Ana­ log/Digital-Wandlers digitalisiert wird, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Meßanordnung bei der Digitalisierung des analo­ gen Meßsignals im Analog/Digital-Wandler mit einer sogenannten Alias-Abtastung gearbeitet wird, also mit einer Abtastrate, die unter der das Abtasttheorem (Nyquist-Theorem) erfüllenden Abta­ strate liegt, und daß die durch die geringere Abtastrate, die weit unter der doppelten Nyquist-Frequenz liegen darf, be­ stimmte Verschiebung der höheren Frequenz, d. h. die zyklische Faltung, auf die vor der Abtastung tatsächlich vorliegende Fre­ quenz rückgerechnet wird, was durch Spiegelung des schon in Di­ gitalform vorliegenden Meßsignals an der Nyquist-Frequenz er­ folgt. 1. A method for determining the wind speed from the egg movement of scattering particles moving with the wind field, the speed of which is measured by measuring the Doppler frequency shift of a cone-shaped scanning movement of a laser beam source housed on a moving system and sent to the particles in the direction to a receiver working according to the heterodyne or homodyne method, backscattered laser light radiation of constant frequency is determined, so that due to the conical scanning movement of the radiation in a measuring arrangement, a sinusoidal measuring signal of the speed components is obtained, the amplitude of which is a measure of the wind strength and its phase shift A measure of the wind direction and that is digitized before the detection of the Doppler shift and a subsequent digital calculation of the wind field by means of an analog / digital converter, characterized in that ß in the measuring arrangement in the digitization of the analog measurement signal in the analog / digital converter with a so-called alias scanning is used, that is, with a sampling rate that is below the sampling theorem (Nyquist theorem) and the sampling rate the lower sampling rate, which may be far below twice the Nyquist frequency, be certain shift of the higher frequency, ie the cyclic convolution to which the frequency actually present before the sampling is calculated back, which is reflected by mirroring the measurement signal already in digital form the Nyquist frequency he follows. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Band­ paßfilterung, die auf eine mittlere, durch die Meßanordnung erfaßte und damit bekannte Frequenz zentriert ist und eine dem Restsignal angepaßte Bandbreite aufweist.2. The method according to claim 1, characterized by a band pass filtering, based on a medium, through the measuring arrangement detected and thus known frequency is centered and a has bandwidth adapted to the residual signal. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsbandbreite der höchsten zu erwartenden Fre­ quenz entspricht.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the detection bandwidth of the highest expected Fre quenz corresponds. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Analog/Digital-Wand­ lers der höchsten zu erwartenden Frequenz entspricht.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the bandwidth of the analog / digital wall corresponds to the highest frequency to be expected. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bandpaßfilterung ein Filter mit einer Flankensteilheit ver­ wendet wird, die einen den Meßanforderungen entsprechenden Kompromiß zwischen großer Steilheit und Änderung der Gruppen­ laufzeit aufweist.5. The method according to claim 2, characterized in that for Bandpass filtering a filter with an edge steepness ver is used, the one corresponding to the measurement requirements Compromise between steep slopes and changing groups has term. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch konstante, schrittweise erfolgende Frequenz­ verschiebungen, insbesondere durch eine schrittweise, auf ei­ ner konischen Bahn ablaufenden Abtastung (Step Scan) der At­ mosphäre oder durch eine konstante Verschiebung durch den Lo­ kaloszillator im Empfänger.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized by constant, step-by-step frequency shifts, especially through a gradual, on egg a conical path (Step Scan) of the At atmosphere or by a constant shift through the Lo caloscillator in the receiver.
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