DE4041204C2 - Verfahren zur adaptiven Schwellwerteinstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der DE-C2-31 12 323 bekannt ist.

Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird ein zu überwa­ chendes Gebiet, insbesondere eine Schiffahrtsstraße, durch ein Raster in Teilgebiete, die im folgenden auch als Ein­ zelfelder bezeichnet werden, unterteilt. Mehrere Einzel­ felder sind zu einem Rahmen, der im folgenden auch als Meßfenster bezeichnet wird, zusammengefaßt. Zur Schwell­ wertbildung wird zunächst für alle Einzelfelder des Meß­ fensters ein erster Mittelwert der Echointensität gebil­ det. Dieser wird gegebenenfalls mit einem Bewertungsfaktor größer eins multipliziert. Dann werden diejenigen Einzelfelder von der Weiterbearbeitung ausgeschlossen, deren Intensität grö­ ßer als der bewertete erste Mittelwert ist. Für die verbleiben­ den Einzelfelder wird ein zweiter Mittelwert gebildet. Dieser bildet den gesuchten Schwellwert.

Darüber hinaus ist aus der US 4,845,500 ein Verfahren für ein Überwachungsradar bekannt, bei dem für ein aus mehreren Einzel­ feldern bestehendes Meßfenster ein adaptiver Schwellwert gebil­ det wird. Dabei wird dieser Schwellwert aus einer Linearkombi­ nation von Mittelwert und Standardabweichung der Echoamplituden erzeugt.

Es hat sich nun herausgestellt, daß dieses Verfahren vor allem im Nahbereich einer Radaranlage zu Fehlinformation führt. Auch Zielanhäufungen im Fernbereich führen zu falschen Informationen über die tatsächliche Zielinformation. Es hat sich nun weiter herausgestellt, daß diese Probleme einerseits auf einem zu kleinen Meßfenster beruhen. Andererseits ist der dort implemen­ tierte Algorithmus nicht in der Lage zu verhindern, daß auch Zielinformation bei schwer zu entscheidenden Grenzfällen fälschlicherweise als Clutter interpretiert wird. Damit wird eine falsche Clutterverteilung vorgetäuscht und die entspre­ chenden Schwellen im allgemeinen zu hoch angesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, daß mit großer Sicherheit eine Fehlinterpretation von Zielinformation ausgeschlossen wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 beschrieben. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, für den Clutter einen Schwellwert anzugeben, der sowohl örtlich als auch zeitlich adaptiv ist.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß es sehr zuverlässig möglich ist, insbesondere bei dem Anwendungsgebiet Schiff­ fahrt, zur Bildung des Schwellwertes Zielinformation aus­ zuschließen und lediglich aus der verbleibenden (Clutter-) Information den örtlich und zeitlich adaptiven Schwellwert für Clutter zu bestimmen.

Ein dritter Vorteil besteht darin, daß zu der Bestimmung des Schwellwertes sowohl ein fest vorgebbares Meßfenster, das aus einer fest vorgebbaren Anzahl von Einzelfeldern besteht, verwendbar ist als auch ein variables Meßfenster, dessen Anzahl der Einzelfelder örtlich und/oder zeitlich veränderlich ist. Dadurch ist eine sehr flexible Anpassung an die vorhandene Ziel- und/oder Cluttersituation möglich.

Die Erfindung bezieht sich auf die Überwachung eines größeren Gebietes, insbesondere bei der Schiffahrt. Das Gebiet ist rasterförmig in Einzelfelder, die aus mehreren Radarauflösungszellen bestehen, aufgeteilt. Mehrere Ein­ zelfelder sind zu einem Meßfenster zusammengefaßt. Die Größe des Meßfensters sowie diejenige des Einzelfeldes ist beispielsweise entsprechend dem zu überwachenden Gebiet sowie der gewünschten örtlichen Auflösung wählbar. Dabei kann die Größe des Meßfensters fest oder variabel gewählt werden. Beispielsweise besteht ein Meßfenster aus einund­ zwanzig Einzelfeldern. Die Erfindung betrifft eine Auswer­ tung der Radarsignale im Videobereich. Dabei ist jedem Einzelfeld ein Amplitudenwert zugeordnet, welcher der Echointensität entspricht. Die Erfindung beruht darauf, daß für jedes Meßfenster ein (Amplituden-) Schwellwert ge­ bildet wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Schwellwert nur in einem bestimmten Einzelfeld gilt, das auch Meßfeld oder Zentralfeld genannt wird. Dieses Meßfeld wird im allgemeinen im Mittelpunkt oder Schwerpunkt des Meßfensters angeordnet. Zu benachbarten Meßfeldern gehören daher sich überlappende Meßfenster. Jedes Meßfenster kann daher einen anderen Schwellwert besitzen. Auf diese Weise können unterschiedliche Clutterarten berücksichtigt wer­ den, z. B. Nah- oder Fernfeldclutter, See- und/oder Wol­ kenclutter. Für jede Clutterart wird ein Schwellwert be­ stimmt, der in vorteilhafter Weise außer der beschriebenen Ortsabhängigkeit zusätzlich noch eine Zeitabhängigkeit be­ sitzt. Dadurch ist auch zeitabhängiger Clutter, z. B. sich ändernder Seegang während eines Sturmes, sehr zuverlässig erfaßbar. Die Schwellwerte werden in überraschender Weise nur aus der in einem Meßfenster vorhandenen Clutterinfor­ mation gebildet, Zielinformation wird zuverlässig ausge­ schlossen.

Anschließend an die Schwellwertbildung wird innerhalb ei­ nes Meßfensters, insbesondere innerhalb eines ausgewählten Einzelfeldes, dem sogenannten Meßfeld (Zentralfeld), jeder Amplitudenwert einer Radarauflösungszelle mit dem zu dem Meßfenster gehörenden Schwellwert verglichen. Eine Zielin­ formation liegt vor, wenn der Amplitudenwert größer als dieser Schwellwert ist.

Da nun in einem Meßfenster sowohl Clutter- als auch Ziel­ information vorhanden sein kann, ist es zur Bildung des Schwellwertes erforderlich, zunächst alle Zielinformation von der Weiterverarbeitung auszuschließen. Dieses erfolgt dadurch, daß innerhalb des Meßfensters zunächst diejenigen Einzelfelder, in denen Zielinformation vorhanden ist, von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen werden. Der Schwell­ wert wird dann auf der Grundlage der verbleibenden Einzel­ felder, die dann nur noch Clutterinformation enthalten, ermittelt. Die Bestimmung dieser Einzelfelder erfolgt durch

1. eine Vorselektion, bei der alle Einzelfelder, in denen mit hoher Wahrscheinlichkeit Zielinformation vorhanden ist, ausgeschieden werden und

2. mindestens einen daran anschließenden Durchlauf, in dem auch noch diejenigen Einzelfelder, die stö­ rende Reste von Zielinformation enthalten, ausge­ schieden werden.

Anschließend wird auf der Grundlage der verbleibenden Ein­ zelfelder der Schwellwert gebildet und dann insbesondere die Amplituden der Radarauflösungszellen innerhalb des Meßfeldes oder alle Amplituden der Radarauflösungszellen innerhalb des Meßfensters mit dem zu diesem gehörenden Schwellwert verglichen. In dem Meßfeld oder einem anderen Einzelfeld liegt Zielinformaton vor, wenn die zugehörige Amplitude größer als der Schwellwert ist. Dieses Verfahren wird im folgenden näher erläutert.

Bei der Erfindung wird innerhalb eines Meßfensters jedem Einzelfeld i, mit i = 1 bis N (N = Anzahl der Einzelfelder innerhalb des Meßfensters), ein Amplitudenwert Mü_i und eine Standardabweichung σ_i zugeordnet, gemäß den Formeln

und

Dabei bedeuten M, z. B. M ≧ 64, die Anzahl der Radarauf­ lösungszellen innerhalb eines Einzelfeldes und a_x die zu der Radarauflösungsszelle x gehörende lineare Amplitude der Echointensität im Videobereich einer Radaranlage.

Nach dem ersten oben genannten Durchlauf entstehen für das Meßfenster ein vorläufiger linearer Gesamtmittelwert MW für die Amplituden Mü_i und eine vorläufige Gesamtstandard­ abweichung SIGMA gemäß den Formeln

und

Die beiden Werte können, sofern aus technischen und/oder statistischen Gründen erforderlich, noch mit einem Bewer­ tungsfaktor multipliziert werden. Diese sind dann bewer­ tete Vergleichswerte für Mü_i und σ_i der Einzelfelder. Diese werden von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen, wenn Mü_i und/oder σ_i größer als MW bzw. SIGMA sind.

Ein zweiter oder mehrere weitere Durchläufe bewirken le­ diglich, daß MW und SIGMA zuverlässiger werden. Nach dem letzten Durchlauf entstehen endgültige Werte für MW und SIGMA, aus denen dann der gesuchte Schwellwert bestimmt wird, was weiter unten noch näher erläutert wird.

Die oben erwähnte Vorselektion verhindert bereits vor der Bildung des vorläufigen Gesamtmittelwertes MW, daß starke Amplituden, die mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit Ziel­ echos, z. B. Schiffechos, darstellen, zu einem falschen Gesamtmittelwert MW führen und damit auch zu falschen Schwellwerten für die Meßfenster. Zielinformation, z. B. Schiffechos, die den vorläufigen Gesamtmittelwert MW er­ höht, bewirkt, daß eventuell noch solche Einzelfelder zur Clutterbestimmung zugelassen werden, die keine reine Clut­ terinformation sondern auch noch störende Zielinformation enthalten. Dadurch wären Entscheidungsschwellen für Nutz- oder Störinformation nicht mehr rein clutteradaptiv son­ dern könnten aufgrund fehlinterpretierter Zielechos zu hoch angesetzt sein.

Bei der Vorselektion werden für das Meßfenster zunächst feste Werte vorgegeben, z. B. Mü1 bis Mü4 für den Amplitu­ denmittelwert Mü_i und S1 bis S4 für die Standardabweichung σ_i. Diese festen Werte basieren auf Meß- und/oder Erfah­ rungswerten. Beispielsweise kann man nur die von einer Schiffsschraube verursachte Wellenbildung, die sogenannte Hecksee, erfassen und aus den zugehörigen Amplituden der Einzelfelder die festen Werte bestimmen. Demjenigen Meß­ fenster, das im wesentlichen die Hecksee erfaßt, können auf diese Weise zunächst feste (Erfahrungs-) Werte für MW und SIGMA vorgegeben werden. Analog kann beispielsweise mit einem Meßfenster, das im wesentlichen Wolken umfaßt, verfahren werden. Es ist ersichtlich, daß zu diesen ört­ lich verschiedenen Meßfenstern auch unterschiedliche vor­ gebbare MW- und SIGMA-Werte gehören können. Auf diese Weise können zunächst jedem Meßfenster feste, vorgebbare MW- und SIGMA-Werte, die nur dem in diesem Meßfenster vor­ handenen Clutter entsprechen, zugeordnet werden. Bei der Vorselektion werden die zu den Einzelfeldern gehörenden Werte Mü_i und σ_i mit den zunächst vorgegebenen MW- bzw. SIGMA-Werten MÜ1 bis Mü4 bzw. S1 bis S4 verglichen. Es wird nun vorläufig angenommen, daß Zielinformation in ei­ nem Einzelfeld vorliegt, wenn Mü_i und/oder σ_i größer sind als die zugehörigen zunächst fest vorgegebenen Werte. Ein­ zelfelder, in denen auf diese Weise bestimmte Zielinforma­ tion vorliegt, werden nun von der weiteren Bearbeitung ausgeschlossen. Durch diese Vorselektion wird vorteilhaf­ terweise vorab eine störende Beeinflussung der später noch genauer erläuterten Bildung des örtlich und zeitlich adap­ tiven Schwellwertes erheblich vermindert. Bei dieser Vor­ selektion können z. B. Einzelfelder, in denen eindeutige Zielinformation von Schiffen vorliegt, von der weiteren Bearbeitung ausgeschlossen werden. Allerdings können mit einer geringen Wahrscheinlichkeit immer noch Einzelfelder, die störende Reste der Zielinformation enthalten, vorkom­ men. Nach dieser Vorselektion sind in dem Meßfenster zur Bestimmung des Schwellwertes nur noch Einzelfelder zuge­ lassen, die im wesentlichen Clutter und eventuell geringe, aber störende Reste der Zielinformation enthalten. Um auch diese störende Reste zu entfernen, schließt sich nun eine weitere Selektion der Einzelfelder an. Diese Selektion be­ steht, entsprechend der erforderlichen Zuverlässigkeit, aus mindestens einem Durchlauf, der folgende Verfahrens­ schritte enthält:

• a) aus den (nach der Vorselektion) verbleibenden Ein­ zelfeldern werden MW- und SIGMA-Werte ermittelt, gemäß den eingangs genannten Formeln (3) und (4). Dieser Amplitudenmittelwert MW und damit auch der davon abhängige SIGMA-Wert wird noch mit einem Bewertungsfaktor multipliziert, sofern dieses aus technischen und/oder statistischen Gründen erfor­ derlich ist.
• b) bei den (nach der Vorselektion) verbleibenden Ein­ zelfeldern werden die Mü_i- und σ_i-Werte mit den gemäß Verfahrensschritt a) ermittelten MW- bzw. SIGMA-Werten verglichen,
• c) es wird angenommen, daß in einem Einzelfeld noch störende Reste von Zielinformation vorliegen, wenn die Mü_i- und/oder σ_i-Werte größer sind als die ge­ mäß Verfahrensschritt a) ermittelten MW- bzw. SIGMA-Werte. Ein solches Einzelfeld wird von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen,
• d) Verfahrensschritt a) wird wiederholt, jedoch nur für die nach Verfahrensschritt c) verbleibenden Einzelfelder.

An diesen Durchlauf können sich weitere Durchläufe, welche die Verfahrensschritte b) bis d) enthalten, anschließen. Die Anzahl dieser zusätzlichen Durchläufe ist abhängig von der geforderten Zuverlässigkeit der MW- und SIGMA-Werte. Es wurde festgestellt, daß in der Praxis zwei Durchläufe ausreichend sind. Am Ende dieser Durchläufe sind endgül­ tige MW- und SIGMA-Werte vorhanden. Aus diesen wird der gesuchte Schwellwert a berechnet, gemäß der Formel

a = f₁ . MW + f₂ . SIGMA,

wobei f₁, f₂ Bewertungsfaktoren oder Bewertungsfunktionen darstellen, in denen technische und/oder statistische Ge­ gebenheiten berücksichtigt werden. f₁, f₂ können als Eich­ faktoren oder Eichfunktionen, die empirisch oder meßtech­ nisch ermittelt werden, betrachtet werden.

Dieser Schwellwert a, der für jedes Meßfenster verschieden sein kann, ist in zuverlässiger Weise lediglich von dem sich zeitlich und örtlich ändernden Clutter abhängig.

Innerhalb eines Meßfensters werden nun alle Amplituden­ werte a_x, zumindest derjenige des Meßfeldes, mit dem zu dem Meßfenster gehörenden Schwellwert a verglichen. Amplitudenwerte a_x, die größer als dieser Schwellwert a sind, werden als Zielinformation weiter ausgewertet. Um zusätzlich noch eine weitere Sicherheit zu bekommen, daß die Schwellen unabhängig von Zielinformation und nur von Clutter erzeugt werden, wird eine Langzeitintegration der jeweiligen Schwelle durchgeführt. Damit erreicht man eine weitgehende Glättung sowie Konstanz der Schwellen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, die bei der Vorselektion vorhandenen festen Werte Mü1 bis Mü4 bzw. S1 bis S4 für MW und SIGMA fortlaufend zu ersetzen durch va­ riable MW- und SIGMA-Werte, die eine Funktion der nach den erwähnten Durchläufen berechneten MW- und SIGMA-Werten sind. Diese Funktion beruht auf empirischen Erfahrungswer­ ten und/oder Messungen sowie auf statistischen Berech­ nungen. Auf diese Weise können bereits bei der Vorselek­ tion zeitlich und örtlich adaptive MW- und SIGMA-Werte verwendet werden. Dadurch ist es möglich, die Anzahl der erwähnten Durchläufe zu verringern, so daß der gesuchte Schwellwert a in kürzerer Zeit ermittelt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Die Figur zeigt ein Block­ schaltbild, das sich lediglich auf die Durchführung der Vorselektion bezieht. Für die übrigen Verfahrensschritte, z. B. Bildung des Schwellwertes a, sind lediglich Schal­ tungsanordnungen, z. B. Addier- sowie Multiplizierstufen, erforderlich, die einem Fachmann geläufig sind und/oder von der vorstehenden Beschreibung ableitbar sind.

Bei einer bevorzugten Anwendung der Erfindung auf das zu­ verlässige Erkennen von Schiffen (Schiffszielen) und daher auch auf die zuverlässige Erkennung von See- und/oder Wol­ kenclutter werden für die Vorselektion als feste Werte beispielsweise vier Werte, Mü1 bis Mü4, für den Amplitu­ denmittelwert MW gewählt. Diese Vergleichswerte beziehen sich z. B. auf unterschiedliche räumliche Bereiche, z. B. Nah- oder Fernbereich, und/oder unterschiedliche Arten des Clutters, z. B. Wolken- oder Seeclutter, und/oder unter­ schiedliche Clutterintensitäten. So kann z. B. der feste Vergleichswert Mü1 dem Fernbereich bei ruhiger See ohne Wolken zugeordnet sein. Diese festen Vergleichswerte beru­ hen z. B. auf Meß- und/oder Erfahrungswerten. In ähnlicher Weise werden für die Standardabweichung SIGMA z. B. eben­ falls vier feste Werte S1 bis S4 ermittelt. Es muß keine Zuordnung zwischen den festen MW- und SIGMA-Werten vorhan­ den sein. Diese festen MW- und SIGMA-Werte werden für die weitere Verarbeitung gespeichert in PROM 1 bzw. PROM2 ("Programable Read Only Memory").

PROM1, in welchem die erwähnten beispielhaften Vergleichs­ werte Mü1 bis Mü4 für die linearen Amplitudenmittelwerte der vier Bereiche gespeichert sind, wird vom linearen Amplitudenmittelwert MÜ eines (aktuellen) Einzelfeldes des Meßfensters angesteuert und erzeugt zunächst den zugehöri­ gen quadratischen Mittelwert (Mü)². Dieser Wert und der Mittelwert der Quadrate Mü² adressieren PROM2, das die Standardabweichung SIGMA erzeugt, gemäß Formel (4). SIGMA und MÜ adressieren dann zwei Schwellen-PROMs und erzeugen RED- und ZEK-Schwellen (Reduktions- und Zielerkennungs­ schwellen). Zur Vorselektion der Einzelfelder innerhalb des Meßfensters werden die zugehörigen linearen Amplitu­ denmittelwerte mit den entsprechenden Vergleichswerten verglichen. Wenn das zu einem (aktuellen) Einzelfeld gehö­ rende Mü größer ist als der gespeicherte Vergleichswert, d. h., wenn das Mü zu einem Zielecho gehört, wird am Aus­ gang von PROM1 eine logische "0" erzeugt, die das betref­ fende (aktuelle) Einzelfeld von der Bildung eines (vorläu­ figen) ersten Gesamtmittelwertes MW gemäß Formel (3) aus­ schließt. Ist Mü kleiner als der gespeicherte Ver­ gleichswert, d. h., wenn das Mü wahrscheinlich zu Clutter gehört, so wird eine logische "1" erzeugt und das betref­ fende (aktuelle) Einzelfeld zur Weiterverarbeitung zuge­ lassen.

In PROM2 wird eine entsprechende Vorselektion der zu den Einzelfeldern gehörenden SIGMA-Werten gemäß Formel (4) durchgeführt. Dabei werden die zu den Einzelfeldern gehö­ renden σ_i-Werte mit den in PROM2 gespeicherten S1 bis S4- Werten verglichen. Wenn der zu dem (aktuellen) Einzelfeld gehörende σ_i-Wert größer ist als der Vergleichs-Festwert, wird am Ausgang von PROM2 eine logische "0" erzeugt, die das betreffende Einzelfeld von der weiteren Verarbeitung ausschließt. Diese Vorselektion verhindert bereits vor der Bildung der zu dem Meßfenster gehörenden (vorläufigen) er­ sten Gesamtstandardabweichung, daß Amplituden von stören­ den Resten von Zielechos eine zu hohe Standardabweichung (SIGMA) ergeben. Diese störenden Reste bewirken eine Clutterverteilung, die nicht der Wirklichkeit entspricht und die daher zur Bildung falscher endgültiger Erkennungs- Schwellen führt.

Dieser Vergleich der zu den Einzelfeldern gehörenden Mü_i- und σ_i-Werten mit den entsprechenden festen Werten Mü1 bis Mü4 bzw. S1 bis S4 ist nur eine Betriebsart, die auch als eine Art Einschwingvorgang bezeichnet werden kann, der be­ schriebenen Anordnung. Eine vorteilhafte Weiterbildung be­ steht nun darin, die mit Hilfe von PROM1 und PROM2 ermit­ telten Werte für den vorläufigen Mittelwert MW und die vorläufigen Standardabweichung SIGMA als Vergleichswerte, die nun zeitlich und örtlich variabel sind, für die be­ schriebene Vorselektion zu verwenden. Weil nun die zum Vergleich benötigten Parameter Mü_i und σ_i des aktuellen Einzelfeldes zu spät entstehen, müssen Mü und σ_i in einem Register T für die Dauer eines Entfernungs-Grobrasters, das z. B. 8 Entfernungs-Einzelraster beträgt, verzögert werden, um zeitlich passend zum Vergleich mit den Vergleichswerten zur Verfügung zu stehen. MW und SIGMA müssen dazu vom in Entfernungsrichtung vorhergehenden Cluttermeßfeld herangezogen werden. Die verzögerten Para­ meter MW und SIGMA erzeugen über einen Zuordner für Ver­ gleichswerte zwei 2-bit Adressen zur Adressierung von PROM1 sowie PROM2.

Die so gebildeten vorläufigen Werte für den linearen Ge­ samtmittelwert MW und die Gesamtstandardabweichung SIGMA können noch mit Bewertungsfaktoren, die z. B. im Bereich zwischen 1 und 2 liegen, multipliziert werden, sofern die­ ses erfahrungsgemäß zweckmäßig ist. Diese (bewerteten) MW- und SIGMA-Werte sind Vergleichswerte für die mit RED- Schwelle (Reduktionsschwelle) und ZEK-Schwelle (Zielerken­ nungsschwelle) bezeichneten Blöcke. Bei diesem ersten Durchlauf der Selektion werden nur diejenigen Einzelfelder zur Clutterbestimmung zugelassen, bei denen die Mü_i und/oder σ_i-Werte kleiner sind als die MW- bzw. SIGMA- Werte.

Dieser Durchlauf kann mehrmals wiederholt werden. Es hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, daß nach der Vorselektion zwei derartige Durchläufe ausreichend sind. Es liegen dann endgültige MW- und SIGMA-Werte vor. Für eine zuverlässige Zielerkennung ist es nun vorteilhaft, diese endgültigen MW- und SIGMA-Werte zu glätten. Dabei werden die aus den aktuellen Meßwerten erzeugten ZEK- und RED-Schwellen durch eine Langzeitintegration geglättet. Es erfolgt eine zusätzliche Verbesserung für den Verlauf bei­ der Schwellen. Dadurch wird für die Schwellwerterzeugung der Einfluß von Einzelfeldern, die trotz der bereits ge­ schilderten Maßnahmen immer noch Zielinformation ent­ halten, auf ein im allgemeinen vernachlässigbares Maß ver­ ringert. Die Langzeitintegration wirkt rekursiv über meh­ rere Antennenumläufe und erfährt in jedem Antennenumlauf eine Datenerneuerung. Zur Durchführung der Rekursion wird ein Umlaufspeicher für die Schwellwerte eines gesamten Antennenumlaufs verwendet. Die jeweiligen Ergebnisse des rekursiven Integrations-Verfahrens werden wieder in dem Umlaufspeicher abgelegt. Das abgelegte Ergebnis sowie die für die Zielerkennung relevanten Schwellwerte, die beim folgenden Umlauf wieder als Vergangenheitsinformation herangezogen werden, werden zur Erreichung der erforderli­ chen Genauigkeit, z. B. mit insgesamt 8 Binärstellen, ge­ speichert. Bei einem Ansteigen oder Abfallen der Schwell­ werte können jeweils voneinander unabhängige Abklingzeit­ konstanten ALFA bzw. BETA gewählt werden. Die Zeitkon­ stante ALFA, die bei einem Ansteigen der jeweiligen Schwellwerte in aufeinanderfolgenden Umläufen zugrunde ge­ legt wird, ist vorzugsweise langzeitig bemessen. Damit wird der jeweils aktuell ermittelte Schwellwert vorteil­ hafterweise nur zu einem einstellbaren Bruchteil gegenüber dem vergangenen bei der endgültigen Schwellwertbestimmung berücksichtigt.

Die Zeitkonstante BETA, die bei einem Abfallen der jewei­ ligen Schwellwerte in aufeinanderfolgenden Umläufen zu­ grunde gelegt wird, kann größere Werte als ALFA annehmen.

Aus den nun vorliegenden endgültigen Werten für den Ge­ samtmittelwert MW und die Gesamtstandardabweichung wird dann für das Meßfeld der gesuchte Schwellwert a gebildet, gemäß der Formel

a = f₁ . MW + f₂ . SIGMA,

wobei f₁, f₂ Bewertungsfaktoren oder Bewertungsfunktionen darstellen. Mit diesem Schwellwert a wird jede (Video-) Amplitude des Radarechosignals verglichen: Es wird auf Zielinformation erkannt, wenn die (Video-) Amplitude größer ist als der Schwellwert a. Das Meßfenster hat z. B. eine feste Ausdehnung in Entfernungs-Richtung von drei und in Azimut-Richtung von sieben Einzelfeldern. Die Länge (E) und die Breite (AZ) eines Einzelfeldes entspricht z. B. jeweils der bereits in einer vorhandenen Radaranlage im­ plementierten. Die Reichweite wird, wie derzeit üblich, beispielsweise in drei äquidistante Entfernungsbereiche aufgeteilt. Beim Übergang von einem E-Bereich zum nächsten wird die AZ-Breite jeweils verdoppelt. Das zentrale Meß­ feld, für das die Schwellwerte durch Auswertung der Umge­ bung bestimmt werden sollen, liegt im allgemeinen im Schwerpunkt des Meßfensters. Eine Ausnahme besteht im er­ sten Entfernungsdrittel. Aus Gründender begrenzten AZ- Breite des Sektorspeichers muß das zentrale Meßfeld, für das die Schwellwerte durch Auswertung der Umgebung be­ stimmt werden sollen, asymmetrisch zum Meßfenster positio­ niert werden. Es liegt in AZ-Richtung z. B. um ein Einzel­ feld nach rechts verschoben.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungs­ beispiel beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwend­ bar. So ist es beispielsweise möglich, alle anhand der Fi­ gur beschriebenen ("Hardware-")Bausteine, z. B. PROM1, PROM2 usw., durch entsprechende ("Software-") Programm-Bau­ steine einer Datenverarbeitungsanlage zu ersetzen.

Claims (12)

1. Verfahren zur adaptiven Schwellwerteinstellung für ein Meßfenster, das aus mehreren Einzelfeldern besteht und in dem sowohl Ziel- als auch Clutterinformation vorhanden ist, eines Überwachungsgebietes einer Radaranlage, bei welchem

• 1. für das Meßfenster zunächst ein vorläufiger Gesamtmittelwert gebildet wird,
• 2. alle Einzelfelder, deren gemittelter Amplitudenwert größer ist als der des vorläufigen Gesamtmittelwertes, von einer weiteren Mittelwertsbildung ausgeschlossen werden, und
• 3. aus den gemittelten Amplitudenwerten der verbleibenden Ein­ zelfelder ein endgültiger Gesamtmittelwert und daraus der Schwellwert für das Meßfenster gebildet wird, dadurch ge­ kennzeichnet,
• 4. daß für jedes in dem Meßfenster enthaltene Einzelfeld (i) aus den Echoamplituden der zugehörigen Radarauflösungszellen ein linearer Amplitudenmittelwert (Mü_i) und eine Standardab­ weichung (σ_i) gebildet werden,
• 5. daß eine Vorselektion erfolgt, bei welcher ein Einzelfeld (i), dessen linearer Amplitudenmittelwert (Mü_i) und/oder dessen Standardabweichung (σ_i) größer als zugehörige Vergleichswerte sind, von der weiteren Berücksichtigung zur Bildung des Schwellwertes ausgeschlossen wird,
• 6. daß anschließend an die Vorselektion mindestens ein Durch­ lauf erfolgt, bei dem für die verbleibenden Einzelfelder des Meßfensters ein linearer Gesamtmittelwert (MW) und eine Gesamt­ standardabweichung (SIGMA) gebildet werden,
• 7. daß Einzelfelder, deren linearer Amplitudenmittelwert (Mü_i) und/oder deren Standardabweichung (σ_i) größer als der lineare Gesamtmittelwert (MW) bzw. die Gesamtstandardabweichung (SIGMA) sind, von der weiteren Berücksichtigung zur Bildung des Schwellwertes ausgeschlossen werden, und
• 8. daß anschließend an den mindestens einen Durchlauf der Schwellwert a anhand einer erneuten Ermittlung des linearen Gesamtmittelwerts (MW) und der Gesamtstandardabweichung (SIGMA) gebildet wird, gemäß der Formel
  a = f₁ . MW + f₂ . SIGMA,
  wobei f₁, f₂ Bewertungsfaktoren oder Gewichtungsfunktionen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorselektion feste Vergleichswerte verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Meßfenster vorhanden sind und daß für die Meßfenster unterschiedliche feste Vergleichswerte für die Vor­ selektion verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorselektion die festen Vergleichs­ werte entsprechend dem in dem Meßfenster zu erwartenden Clutter gewählt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorselektion variable Vergleichs­ werte, die eine Funktion der nach dem mindestens einem Durch­ lauf entstandenen Werte für den linearen Gesamtmittelwert (MW) und die Gesamtstandardabweichung (SIGMA) sind, gewählt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nach der Vorselektion ermittelte vor­ läufige lineare Gesamtmittelwert (MW) und die davon abhängige Gesamtstandardabweichung (SIGMA) mit Bewertungsfaktoren multi­ pliziert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungsfaktoren aus dem Wertebereich von 1 bis 2,0 gewählt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte des linearen Gesamtmittelwertes (MW) und der Gesamtstandardabweichung (SIGMA) durch eine Lang­ zeitintegration geglättet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Langzeitintegration über mehrere Antennenumläufe durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Überwachungsgebiet, das insbesonde­ re Schiffsinformation enthält, ein Meßfenster, das mindestens zwanzig Einzelfelder enthält, gewählt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Meßfenster ein Einzelfeld, das Meß- oder Zentralfeld genannt wird, ausgewählt wird und daß der Schwellwert a lediglich für das Meßfeld gilt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfeld in der Mitte des Meßfensters angeordnet wird.