DE2223242A1 - ARRANGEMENT FOR EXTRACTION OF WEATHER INFORMATION FROM RADAR RECEPTION SIGNALS - Google Patents
ARRANGEMENT FOR EXTRACTION OF WEATHER INFORMATION FROM RADAR RECEPTION SIGNALSInfo
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Description
"Anordnung zur Extraktion von Wetterinformationen aus Radarempfangssignalen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Extraktion von solchen Radarempfangssignalen, die für die Iso-Echokonturen von Wettergebieten charakteristisch sind. Eine solche Anordnung ist kurz als Wetterextraktor bezeichenbar und steht dem Trend entgegen, wetterabhängige Anzeigen, die üblicherweise als Clutter die Signalauswertung störend behindern, bei der Auswertung von Radarempfangssignalen zu unterdrücken. Beispielsweise werden hierzu zirkular polarisierte Radarwellen, logarithmische Empfänger. "Arrangement for the extraction of weather information from radar reception signals The invention relates to an arrangement for the extraction of such radar reception signals, which are characteristic of the iso-echo contours of weather areas. Such Arrangement can be briefly described as a weather extractor and goes against the trend, Weather-dependent displays, usually as clutter, disrupting the signal evaluation hinder to suppress in the evaluation of radar reception signals. For example For this purpose, circularly polarized radar waves, logarithmic receivers.
und Anordnungen zur Festzielunterdrückung (MTI) ) weitverbreitet benutzt. Mit dem Aufkommen der digitalen Radardatenverarbeitung wurde der Grad der Clutterunterdrückung noch weiter erhöht, mit dem Ziel, die Falschalariirwahrscheinlichkeit möglichst gering zu halten und die Datenverarbeitungskapazität auf einem wirtschaftlich vertretbaren Ausmaß zu halten.and Fixed Target Suppression (MTI) arrangements are widely used. With the advent of digital radar data processing, the degree of clutter suppression has been increased increased even further, with the aim of reducing the probability of false salary as possible to keep the data processing capacity low and at an economically justifiable level To maintain extent.
Beim Einsatz von Radar-Überwachungsanlagen in der Flugsicherung mit einem hohen Grad von Clutterunterdrückung hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, daß das Fehlen der Wetterinformationen besonders bei einem synthetischen Radarbild die Herumführung der Luftfahrzeuge um Schlechtwettergebiete und die Auswahl optimaler Flugrouten unmöglich macht, soweit die Radardaten zur Lösung dieser Flugsicherungsaufgabe herangezogen werden sollen.When using radar monitoring systems in air traffic control with a high degree of clutter suppression, however, it has been found to be disadvantageous that the lack of weather information, especially with a synthetic radar image the routing of the aircraft around bad weather areas and the selection of optimal ones Makes flight routes impossible, as far as the radar data to solve this air traffic control task should be used.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der einleitend genanten Art anzugeben, die bei Einsatz in der Flugsicherung die Lage und Grenzen sowie gegebenenvon Schlechtwettergebieten/ falls den Kerngeinschl1eßllch der Wettergradienten erkennbar macht und die optimale Beratung der Piloten der überwachten Luftfahrzeuge über ihren Kurs ermöglicht. Vorzugsweise soll diese Anordnung auf digitaler Basis arbeiten. Die von dieser Anordnung ermittelten Wettermeldungen sollen in eine synthetische Radarbilddarstellung einblend-' bar sein. In Entfernungsrichtung soll die Auflösung der 28 Anordnung beispielsweise 2 Zellen bei einer maximalen Reichweite von beispielsweise 150 NM sein, während die Auflösung in Azimutrichtung beispielsweise 10 betrage soll.The invention is based on the object of an arrangement of the introductory Specify the type mentioned, the location and limits when used in air traffic control as well as given bad weather areas / if the core including the weather gradients makes recognizable and the optimal advice of the pilots of the monitored aircraft made possible through their course. Preferably should this arrangement on work digitally. The weather reports determined by this arrangement should be fade in to a synthetic radar image display. In the direction of the distance the resolution of the 28 arrangement is supposed to be, for example, 2 cells at a maximum Range of 150 NM, for example, while the resolution is in the azimuth direction for example 10 should be.
Die Erfindung besteht bei einer Anordnung der einleitend genannten genannten Art darin, daß bei Aufteilung des Überwachungsgebietes in Flächenelemente, die durch Kreisringe und Kreissektoren mit dem Radarstandort als Mittelpunkt begrenzt sind, eine Schaltung zur Mittelwertbildung vorgesehen ist, die innerhalb jeden Flächenelementes eine MLttung der zugehörigen Ernpfangssignalamplituden in Entfernung und Azimut durchführt, daß eine Schwellenlogik an die Schaltung zur Mittelwertbildang angeschlossen ist, die die Mittelwerte mit vorgegebenen Schwellwerten vergleicht und bei Überschreiten des Schwellwertes ein vorgegebenes digitales Ausgangssignal abgibt, daß der Schwellenlogik eine Schaltung zur Konturauswertung folgt, die einerseits in jeder Auswerteperiode in Entfernungsrichtung die aufeinander folgenden Schwellüberschreitungen ermittelt und daraus unter Gattung in Entfernungsrichtung Anfang und Ende der Wettergebiete im augenblicklichen Azimutwert bestimmt und die andererseits diesen Anfängen und Enden entsprechende Signale in einen Konturspeicher einschreibt und dieso untor (littung im Azimut in Iso-Echokonturnioldungen umformt.The invention consists in an arrangement of those mentioned in the introduction named type in that when the surveillance area is divided into area elements, bounded by circular rings and circular sectors with the radar location as the center are, a circuit for averaging is provided within each surface element a calculation of the associated reception signal amplitudes in distance and azimuth performs that a threshold logic is connected to the circuit for averaging which compares the mean values with specified threshold values and if they are exceeded of the threshold value emits a predetermined digital output signal that the threshold logic a circuit for contour evaluation follows, on the one hand in each evaluation period in the direction of distance the one on top of the other following exceeding of the threshold determined and from this under genus in the direction of distance the beginning and end of the weather areas determined in the current azimuth value and the other hand these beginnings and End corresponding signals in a contour memory writes and dieso untor (Littung in the azimuth transformed into iso-echo contour wrinkles.
Anhand der Abbildungen wird im folgenden ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das in den Abbildungen in Form von Blockschaltbildern gezeigt ist.An advantageous exemplary embodiment is shown below on the basis of the figures the invention described in more detail in the figures in the form of block diagrams is shown.
Gemäß Fig. 1 besteht dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einer Einrichtung zur Trefferverarbeitung 1. Diese Einrichtung ist eingangsseitig beispielsweise über einen Normal-T?I-Schalter und gegebenenfalls eine Serienschaltung aus einem Optimalfilter und einem logarithmischem Verstärker an den Ausgang des zugehörigen Empfängers angeschlossen. Diese en Eingangsschaltung/der Einheit 1 sind in den Abbildungen nicht dargestellt, da sie an sich bekannt sind. Der Normal-MTI-Schalter kann von einem digitalen Zielextraktor oder von der gleichen Einheit gesteuert werden, die den digitalen Z.ielextralctor stettort, Tn der Einheit 1 wird gemäß datri Blockschaltbild der Fig. 2 mittels einer Regelschaltung 2 zunächst das Bingangssignal der Einheit i auf einen konstanten Raus chwert geregelt, um Verstärkungsschwankungen und ähnliche Langzeiteinflüsse von der weiteren Datenverarbeitung fernzuhalten. Eine ogenannte STC-Schaltung 3 eliminiert die Entfernungsabhängigkeit der Signalamplituden vom Radarstandort proportional einem vorgegebenen Wert, der zwischen R2 und R4 liegt (R = Zielentfernung). Nach dieser Vorverarbeitung werden die Signale einer Schaltung 4 zur Amplitudenquantisierung zugeführt, die beispielsweise eine 4-bit-Quantisierung durchführt; bei einer entfernungsmäßigen Aufteilung des Überwachungsgebietes in Flächenelemente entsprechend einer Signallaufzeit von 7,5 /usec sucht diese Schaltung 4 beispielsweise pro 2,5 /usec den jeweiligen größten Signalamplitudenwert und gibt diesen gefundenen Wert auf den Eingang einer Schaltung zur Mittelwertbildung'5.According to FIG. 1, this embodiment of the invention consists of a device for processing hits 1. This device is on the input side for example via a normal T? I switch and possibly a series connection from a matched filter and a logarithmic amplifier to the output of the associated receiver connected. These are the input circuit / unit 1 not shown in the figures because they are known per se. The normal MTI switch can be controlled by a digital target extractor or by the same unit, the digital Target extralctor stettort, Tn of unit 1 becomes according to the block diagram of FIG. 2 by means of a control circuit 2 initially the The input signal of the unit i is regulated to a constant noise value in order to avoid gain fluctuations and to keep similar long-term influences away from further data processing. An above-mentioned STC circuit 3 eliminates the distance dependency of the signal amplitudes from the radar location proportionally to a predetermined value between R2 and R4 (R = target distance). After this preprocessing, the signals become a circuit 4 supplied for amplitude quantization, which for example is a 4-bit quantization carries out; if the surveillance area is divided into This circuit searches for surface elements corresponding to a signal propagation time of 7.5 / usec 4, for example, the respective largest signal amplitude value per 2.5 / usec and gives this value found on the input of a circuit for averaging'5.
Die Flächenelemente entsprechen entfernungsmäßig beispielsweise einer Signallaufzeit. Die Schaltung zur Mittelwertbildung 5 ist bezüglich ihres inneren Aufbaus einem Teil der Fig. 3 entnehmbar. Die Schaltung 5 enthält eingangssei tig im Beispielsfall ein Schieberegister 6, in das die in 4-bit-digitalisierten Ampltudenspitzenwerte zunächst eingeschoben werden, und zwar jeweils drei zu aufeinander folgenden Entfernungsquanten (3 x 2,5 /usec) gehörige Spitzenwerte. Anschließend erfolgt in einer Einrichtung 7 zur arithmetischen Mittelung über jeweils drei zusammengehörige Entfernungsquanten eine arithmetische Mittelwertbildung, so daß die Information über einen 7,5 /usec langen Entfernungsquant am Ausgang der Einrichtung 7 zur Verfügung steht. Diese Mittelwerte gelangen zu einer Einrichtung 8, in der eine iterative Mittelung gemäß der Gleichung 5 a Si - 1 + (1 - a) A.In terms of distance, the surface elements correspond, for example, to one Signal delay. The circuit for averaging 5 is with respect to its internal Structure part of FIG. 3 can be removed. The circuit 5 contains input side in the example a shift register 6 into which the in 4-bit digitized Peak amplitude values are first inserted, three at a time the following distance quanta (3 x 2.5 / usec) corresponding peak values. Afterward takes place in a device 7 for arithmetic averaging over three associated Distance quanta an arithmetic mean, so that the information over a 7.5 / usec long distance quantum at the output of the device 7 available stands. These mean values arrive at a device 8 in which an iterative Averaging according to equation 5 a Si - 1 + (1 - a) A.
1 1 erfolgt, wobei S. = Aktuelle Summe i - 1 = Summe des vorhergehenden Rechenschrittes Ai = Aktueller Amplitudenwert nach der arithmetischen Mittelwertbildung a = einstellbarer Bewertungsfaktor bedeuten. Eine Einrichtung 9 dient hierbei der iterativen Wichtung bei der Einstellung des Bewertungsfaktors. Die von der Einrichtung 8 bestimmten Mittelwerte werden in einen Speicher 10 vorgeschrieben, der beispielsweise 256 Adressen enthält und über eine Ein- und Ausgabeeinheit 11 im Zeitmultiplex mit -der Einrichtung 8 zusammenarbeitet. Jede der 256 Speicheradressen des Speichers 10 hat beispiels weise 10 bit. Diese 10 bit werden zum Ablegen des etwa 8 bit umfassenden Mittelwertes und als Steuerbits für eine Schwellenlogik 12 verwendet. Der Schwellenlogik 12 ;(Fig. 1 1 takes place, where S. = current sum i - 1 = sum of the previous one Calculation step Ai = current amplitude value after the arithmetic mean value formation a = mean adjustable weighting factor. A device 9 is used here iterative weighting when setting the weighting factor. The one from the establishment 8 determined mean values are prescribed in a memory 10, for example 256 addresses contains and via an input and output unit 11 im Time division multiplex with the device 8 cooperates. Each of the 256 memory addresses the memory 10 has, for example, 10 bits. These 10 bits are used to store the mean value comprising approximately 8 bits and as control bits for a threshold logic 12 used. The threshold logic 12; (Fig.
1 und 3) sind Schwellwerte vorgebbar, mit denen in der Schwellenlogik die von der Einheit 5 abgegebenen Mittelwerte verglichen werden. Bei überschreiten des Schwellwertes gibt die Schwellenlogik 12 digitale Ausgangssignale ab. Zur Einstellung der Schwellwerte dienen im gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung Einstelleinrichtungen 13 und 14, die beispielsweise impulsbedienbar sind und die Schwellwerteinstellungen für die Grenzen von Wettergebieten und den Xern von Wettergebieten ermöglichen.1 and 3) threshold values can be specified with those in the threshold logic the mean values given by the unit 5 are compared. When exceeding the threshold logic outputs 12 digital output signals. To recruitment In the exemplary embodiment of the invention shown, the threshold values are used for setting devices 13 and 14, which can be operated using pulses, for example, and the threshold value settings for the boundaries of weather areas and the Xern of weather areas.
Es können zusätzliche analog arbeitende Einrichtungen vorgesehen sein, mit denen andere oder zusätzliche Schwellwerte zur näheren Kennzeichnung der Wettergebiete einstellbar sind, beispielsweise zur Erzeugung von Scharen von Iso-Echokonturen. Der in der Einrichtung 5 erzeugte Mittelwert wird in Entfernungsschritten von im Beispielsfall von 7,5 µsec und in Azimutschritten von beispielsweise 1° der Schwellenlogik 12 zltefiihrt; diese etollt fest, ob ei.no der beiden Schwellen, die mit 13 und 14 eingestellt sind, überschritten werden oder nicht und gibt diese Information einer Schaltung zur Konturauswertung 15 weiter. Die Einrichtung, die die Iso-Echoschwellen enthält, ist mit 16 bezeichnet, ihr Ausgang für den Zonenrand mit 17 und der Ausgang für den Kern des Wettergebietes mit 18.Additional analog devices can be provided, with which other or additional threshold values for more detailed identification of the weather areas are adjustable, for example for generating sets of iso-echo contours. The mean value generated in the device 5 is in distance steps of im Example case of 7.5 microseconds and in azimuth steps of, for example, 1 ° Threshold logic 12 counts; this determines whether ei.no of the two thresholds that start with 13 and 14 are set, exceeded or not and gives this information a circuit for contour evaluation 15 continues. The device that the iso-echo thresholds contains, is denoted by 16, its exit for the zone edge with 17 and the exit for the core of the weather area with 18.
Die Schaltung zur Konturausbildung 15 enthält ausgangsseitig getrennte Auswerteeinrichtungen für Impulsmuster für Zonenrand und Zonenkern. Diese getrennten Auswerteeinrichtungen sind mit 19 und 20 bezeichnet. Zu ihnen gehören Einstelleinrichtungen 21 bzw. 22, mit denen ihre Parameter veränderbar sind, so daß die Art der Überbrückung von Einbrüchen im Sinne einer Glättung sowohl in Entfernungsrichtung als auch in Azimutrichtung eingestellt werden kann. Der Impulsmusterauswerter arbeitet in der Weise, daß er pro Auswerteperiode (Auswertesweep) in Entfernungsrichtung die aufeinander folgenden Schwellüberschreitungen zählt und die Anfänge und die Enden von Gebieten durch Vergleich mit den vorgegebenen Parametern bestimmt und daß- er diesen Anfängen und Enden entsprechende Signale in Eonturspeicher einschreibt und diese unter Glättung im Azimut in Iso-Ecnokonturmeldungen umformt. Die Kontur speicher sind mit 23 und 24 bezeichnet und enthalten jeder im Beispielsfall drei 10-Sektoren bei 256 Adressen. Somit werden die Anfangs- und Endmeldungen von Störgebieten getrennt nach Zonenrand und Xern in je einen Ronturspeicher eingeschrieben, in jedem von diesen drei lo-Sektoren in Azimutrichtung agbelegt werden können. Eine Auswertelogik 25 sucht nacheinander diese drei Sektoren nach Anfangs- und Endmeldungen von Störgebieten ab und faßt diese zu Iso-Echokonturen zusammen, wodurch eine Glättung in Azimutrichtung vorgenommen wird.The circuit for contour formation 15 contains separate ones on the output side Evaluation devices for pulse patterns for zone edge and zone core. These separate Evaluation devices are denoted by 19 and 20. They include setting devices 21 and 22, with which their parameters can be changed, so that the type of bridging of dips in the sense of a smoothing both in the distance direction and in Azimuth direction can be adjusted. The pulse pattern evaluator works in the Way that he per evaluation period (evaluation sweep) in the distance direction the one another The following exceeding of the threshold counts and the beginnings and ends of areas determined by comparison with the given parameters and that he these beginnings and ends corresponding signals in contour memory and these with smoothing in azimuth in Iso-Ecnocontour messages reformed. Save the contour are denoted by 23 and 24 and each contain three 10-sectors in the example with 256 addresses. In this way, the start and end messages are separated from disturbance areas inscribed in a contour memory after the zone edge and Xern, in each of these three lo sectors can be assigned in azimuth direction. An evaluation logic 25 searches these three sectors one after the other for start and end reports of disturbance areas from and summarizes these to iso-echo contours, whereby a smoothing in the azimuth direction is made.
Die Iso-Echokonturmeldungen werden anschließend einer Übergabeeinheit 26 zugeleitet, die die Informationen in Feldern zusammenstellt.The iso-echo contour reports are then sent to a transfer unit 26, which compiles the information in fields.
Zur Steuerung der Datenverarbeitung ist weiterhin eine in Fig. 1 angedeutete Taktzentrale 27 vorgesehen, die beispielsweise den Pre-Trigger der zugehörigen Radaranlage erhält und den jeweiligen Azimutwert mit Hilfe eines Uroszillators stellt diese Takt zentrale über eine Logikschaltung Arbeitstakte sowie korrigierte Entfernungs- und Azimutwerte zur Verfügung.In order to control the data processing, one is also indicated in FIG. 1 Clock center 27 is provided, for example, the pre-trigger of the associated radar system receives and sets the respective azimuth value with the help of a uroscillator Central clock via a logic circuit, working clocks as well as corrected distance and azimuth values are available.
Fig, 4 verdeutlicht skizzenhaft in falschem Maßstab die beim Ausführungsbeispiel der Erfindung vorausgesetzte Flächenaufteilung des Uberwachungsgebietes in Flächenelemente, die durch Kreisringe und Kreissektoren mit dem Radarstandort als Mittelpunkt begrenzt sind.Fig. 4 illustrates sketchily on the wrong scale that in the embodiment division of the surveillance area into surface elements, as required by the invention, bounded by circular rings and circular sectors with the radar location as the center are.
Claims (5)
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ID=5844758
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| US4038655A (en) * | 1976-06-14 | 1977-07-26 | Rca Corporation | Radar contour edge restore circuit |
| DE2743789A1 (en) * | 1977-09-29 | 1979-04-12 | Licentia Gmbh | Extraction and digital display of weather information - uses radar signals in aircraft with target extraction systems |
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1972
- 1972-05-12 DE DE19722223242 patent/DE2223242A1/en active Pending
-
1973
- 1973-05-09 AU AU55434/73A patent/AU472488B2/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4038655A (en) * | 1976-06-14 | 1977-07-26 | Rca Corporation | Radar contour edge restore circuit |
| DE2743789A1 (en) * | 1977-09-29 | 1979-04-12 | Licentia Gmbh | Extraction and digital display of weather information - uses radar signals in aircraft with target extraction systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| AU5543473A (en) | 1974-11-14 |
| AU472488B2 (en) | 1976-05-27 |
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