DE1227524B - Method for bandwidth compression in radar image transmission - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

GOIsGOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/03 German class: 21 a4 - 48/03

Nummer: 1227 524Number: 1227 524

Aktenzeichen: St 22445IX d/21 a4File number: St 22445IX d / 21 a4

Anmeldetag: 23. Juli 1964 Filing date: July 23, 1964

Auslegetag: 27. Oktober 1966Opening day: October 27, 1966

Bei den Radarbildübertragungsverfahren mit Zeilenspeicher wird die Information über einen Winkelbereich aufsummiert, der von der zur Übertragung zur Verfügung stehenden Leitung, von der Antennenstrahlbreite des Radargerätes und der Umlaufdauer der Antenne abhängt. Die Auflösung des übertragenen Tochterbildes wird wegen der Bandbreite der Übertragungsleitung normalerweise kleiner als die des Radargerätes selbst. Man kann dabei allerdings Entfernungsauflösung gegen Winkelauflösung eintauschen. Zur Bandbreitenkompression ist auch noch ein anderes Verfahren bekannt, nämlich die Verwendung eines Bildspeichers. Der Bildspeicher kann Auflösung gegen Übertragungszeit eintauschen, d. h., ein Bild benötigt zwar mehrere Umläufe des Radargerätes zur Übertragung, kann dafür aber mit größerer Auflösung gesendet werden. Dagegen ist hier keine zeitgerechte (»real time«) Übertragung wie beim Zeilenspeicher möglich. Beide Anwendungsfälle können aber nebeneinander existieren. Die Überwachung des modernen Luftverkehrs erfordert wegen der großen Geschwindigkeiten eine zeitgerechte (»real time«) Übertragung, während bei der Übertragung von Festzielen, Wolken oder sonstigen sich langsam bewegenden Objekten eine größere Zeit zur Verfügung steht.In the case of the radar image transmission method with line memory the information is summed up over an angular range from that to the transmission available line, the antenna beam width of the radar device and the period of rotation depends on the antenna. The resolution of the transmitted daughter picture is due to the bandwidth of the Transmission line usually smaller than that of the radar device itself. You can, however Swap distance resolution for angle resolution. There is also still bandwidth compression Another method is known, namely the use of an image memory. The image memory can have resolution exchange for transfer time, d. This means that an image needs several revolutions of the radar device for transmission, but can be sent with a higher resolution. Against this is here no timely ("real time") transmission possible as with the line memory. Both use cases but can coexist. The monitoring of modern air traffic requires because of the high speeds a timely ("real time") transmission, while during the transmission fixed targets, clouds or other slowly moving objects for a longer time Available.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem beide Betriebsarten möglich sind. Dies wird bei einem Verfahren zur Bandbreitenkompression bei der Radarbildübertragung unter Verwendung eines Zeilenspeichers, der verlangsamt abgelesen wird, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Entfernungselemente im Zeilenspeicher in η aufeinanderfolgende gleich große Gruppen aufgeteilt werden, daß beim Überstreichen eines Winkelsektors, der der gewünschten Winkelauflösung entspricht, nur in die Entfernungselemente einer dieser η Gruppen eingeschrieben wird und daß in die Entfernungselemente der übrigen n—l Gruppen des Zeilenspeichers beim Überstreichen der n—l folgenden Winkelsektoren die entsprechenden Teilvideoinformationen aus diesen Sektoren eingeschrieben werden, daß die Ablesung des Zeilenspeichers und die Übertragung der abgelesenen Bildsignale kontinuierlich während der Uberstreichzeit von η Winkelsektoren erfolgt und daß die bei einem Umlauf übersprungenen n—l Entfernungselementegruppen der einzelnen Winkelsektoren in gleicher Weise in den folgenden n—l Umläufen übertragen werden.The invention is now based on the object of creating a method with which both modes of operation are possible. This is achieved according to the invention in a method for bandwidth compression in radar image transmission using a line memory, which is read more slowly, in that the distance elements in the line memory are divided into η successive groups of equal size, so that when sweeping over an angular sector which corresponds to the desired angular resolution, is only written into the distance elements of one of these η groups and that the corresponding partial video information from these sectors is written into the distance elements of the other n-1 groups of the line memory when the n-1 following angular sectors are passed, that the reading of the line memory and the transmission of the read Image signals take place continuously during the sweeping time of η angular sectors and that the n-1 groups of distance elements of the individual angular sectors which are skipped during one revolution are transmitted in the same way in the following n-l circulations will be.

Die Erfindung wird nun an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigtThe invention will now be described in more detail with reference to the exemplary embodiment shown in the drawings. It shows

Verfahren zur Bandbreitenkompression bei der
RadarbildübertragungMethod for bandwidth compression in the
Radar image transmission

Anmelder:Applicant:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuff enhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Rudolf Huss, Eßlingen/NeckarDipl.-Ing. Rudolf Huss, Esslingen / Neckar

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Radardiagramm mit der Darstellung einzelner Sektoren,F i g. 1 shows an excerpt from a radar diagram showing individual sectors,

F i g. 2 ein Schaltbild einer Ubertragungsanlage in Blockform (Sendeseite),F i g. 2 a circuit diagram of a transmission system in block form (transmission side),

F i g. 3 ein Zeitdiagramm, das die Aufteilung des Winkeltaktes erläutert,F i g. 3 is a timing diagram that explains the division of the angle clock,

Fig. 4 ein Zeitdiagramm, daß die Aufteilung des Schreibtaktes erläutert,Fig. 4 is a timing diagram that the division of the Writing clock explained,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Empfangseinrichtung undFig. 5 is a block diagram of the receiving device and

F i g. 6 ein Diagramm, das den Schreib- und Lesevorgang im Empfänger näher beschreibt.F i g. 6 is a diagram that describes the writing and reading process in the receiver in more detail.

Bei einer Entfernungsauflösung von E Elementen wird für die Übertragung aller Zielpunkte auf einemWith a distance resolution of E elements, all target points are transmitted on one

Radius minimal die folgende Zeit benötigt: t_r=^- see.Radius requires the following time: t _r = ^ - see.

Jl tiJl ti

In dieser Formel ist B die nutzbare Bandbreite der Übertragungsleitung. Die Zeit, die die Antenne zum Überstreichen des Winkels β benötigt, ist t_ü=^r- see.In this formula, B is the usable bandwidth of the transmission line. The time that the antenna needs to sweep the angle β is t _ü = ^ r- see.

In dieser Formel ist T_R die gesamte Umlaufzeit der Antenne. Ist β gleich der gewünschten Winkelauflösung, so kann man die Zeit für die ÜbertragungIn this formula, T _{R is} the total round trip time of the antenna. If β is the same as the desired angular resolution, the time for the transmission can be calculated

eines vollständigen Bildes bestimmen zu \-~\ · (-5=-)of a complete picture determine to \ - ~ \ (-5 = -)

\2JiJ \pTs)\ 2JiJ \ pTs)

= x Umdrehungen der Antenne. Nimmt man eine B,andbreite von 8 kHz und eine Umlaufzeit der Antenne T_R = 15 see an sowie 1000 Elemente für die Entfernungsauflösung und eine Winkelauflösung β = 0,5°, so erhält man, daß für die vollständige Übertragung eines Bildes drei Antennenumdrehungen erforderlich sind. Man hat also n=3. = x revolutions of the antenna. Assuming a width of 8 kHz and a rotation time of the antenna T _R = 15 see as well as 1000 elements for the distance resolution and an angular resolution β = 0.5 °, one obtains that three antenna revolutions are required for the complete transmission of an image are. So one has n = 3.

Entsprechend dem oben als Beispiel errechneten Wert /z=3 ist in der Fig. 1 der Entfernungsbereich in drei gleiche Teile aufgeteilt. Der zwischen zwei Radien liegende Teil entspricht bei der gefordertenCorresponding to the value / z = 3 calculated above as an example, the distance range in FIG. 1 is divided into three equal parts. The part between two radii corresponds to the required one

609 708/132609 708/132

Claims (1)

3 43 4 Winkelauflösung einem Winkel von 0,5°. Während auftretende Stoßstelle über die ganze UmdrehungAngular resolution at an angle of 0.5 °. While the joint occurs over the entire revolution des ersten Umlaufs der Antenne wird im ersten Win- wandert.of the first round of the antenna is wandered in the first wind. kelsektor nur in die Entfernungselemente von E/3 .. . Das weiterhin vom Radargerät gelieferte Radar-kelsector only into the distance elements of E / 3 ... The radar still supplied by the radar E2/3 eingeschrieben, während bei der Überlaufzeit triggersignalRT (Fig. 2) wird an die Schreibtakt- E2 / 3 written in, while the overflow time trigger signal RT (Fig. 2) is sent to the write clock über diesen Winkelsektor die im vorhergehenden 5 erzeugung St und an einen weiteren Teiler Γ3 ange-connected using this angular sector in the generation preceding St 5 and to a further divider Γ3 Winkelsektor eingeschriebenen Elemente 1... E/3 legt. In diesem Teiler wird die Schreibperiode in dreiAngular sector inscribed elements 1 ... E / 3 sets. In this divider, the writing period is divided into three ausgelesen werden. Beim Überlauf über den zweiten gleiche Teile aufgeteilt. Das Radartriggersignal ist incan be read out. When overflowing over the second divided equal parts. The radar trigger signal is in Winkelsektor wird in die Entfernungselemente von der F i g. 4 unter α dargestellt, und die von demAngular sector is divided into the distance elements from FIG. 4 shown under α , and that of the E2/3 bis E eingeschrieben und während dieser Zeit Teiler Γ3 abgegebenen Signale sind unter b, c und d E2 / 3 to E and signals emitted during this time divider Γ3 are under b, c and d die Elemente E/3 .. EI/3 ausgelesen, während beim io dargestellt.the elements E / 3 .. EI / 3 are read out, while shown for the io. Überlauf über den dritten Winkelsektor in die Ent- Die vom Teiler Tl abgegebenen Winkeltakte undOverflow over the third angular sector in the Ent- The angular cycles and output by the divider Tl fernungselemente von 1... E/3 eingeschrieben wird die vom Teiler Γ 3 abgegebenen Schreibperioden-distance elements from 1 ... E / 3 are written in the writing period output by the divider Γ 3 und die Elemente E 2/3 ...E ausgelesen werden. signale werden über die UND-Schaltungen 1, 2and the elements E 2/3 ... E are read out. signals are transmitted via the AND circuits 1, 2 Während η = 3 entsprechen 1,5° im Beispiel wird bzw. 3 und eine ODER-Schaltung zu dem Schreib-While η = 3 corresponds to 1.5 ° in the example, or 3 and an OR circuit for the write also die ganze Information einer Zeile übertragen. 15 takterzeuger ST geleitet, von dem aus dann derso transfer the entire information of one line. 15 clock generator ST , from which the Die ausgelesenen Entfernungselemente sind in der Zeilenspeicher ZSp, der z. B. ein Kondensator-The distance elements read out are in the line memory ZSp, the z. B. a capacitor Fig. .1 durch waagerechte Schraffur dargestellt. speicher sein kann, gesteuert wird.Fig. 1 shown by horizontal hatching. memory can be controlled. Durch diese Maßnahme stören sich Schreiben und An diesem Zeilenspeicher wird das VideosignalThis measure interferes with writing and the video signal is on this line memory Lesen nicht gegenseitig. vom Radargerät angelegt und entsprechend den durchDon't read each other. created by the radar device and according to the Beim nächsten Umlauf wird durch eine geeignete 20 die beiden Teiler und die logischen Schaltungen ge-In the next cycle, the two dividers and the logic circuits are determined by a suitable 20 Schaltmaßnahme erreicht, daß der erste Winkelsektor gebenen Zeiten in die entsprechenden Entfernungs-Switching measure achieves that the first angular sector given times in the corresponding distance jetzt um 0,5° versetzt beginnt, wodurch die während elemente eingespeichert.now begins offset by 0.5 °, which means that the while elements are stored. des ersten Umlaufs .nicht erfaßten Gebiete abgetastet Das vom Teiler Π abgegebene Winkeltaktsignalof the first cycle .not detected areas scanned The angle clock signal emitted by the divider Π werden. Die beim zweiten Umlauf abgelesenen Be- steuert weiterhin eine Lesetakterzeugung LT, die diewill. The Be read during the second cycle continues to control a reading clock generation LT, which the reiche sind ohne Schraffur dargestellt, während die 25 Auslesung aus dem Zeilenspeicher steuert und denRich are shown without hatching, while the readout from the line memory controls and the beim dritten Umlauf abgetasteten Entfernungsele- Lesestart zu einem Mischer M für Übertragungs-at the third cycle scanned distance telegram read start to a mixer M for transmission mente senkrechte Schraffur aufweisen. Aus dieser signale gibt. In diesem Mischer kann auch noch diehave vertical hatching. From this signals there. In this mixer, the Figur läßt sich sehr deutlich entnehmen, daß während vom Radargerät abgegebene Nordmarke NM in dasIt can be seen very clearly in the figure that while the north mark NM emitted by the radar device is in the dreier Umlaufe die volle Information abgetastet wird. Signal eingeblendet werden, das dann übertragen.three revolutions the full information is scanned. Signal are faded in, which is then transmitted. Der von der Radarantenne abgegebene Winkeltakt 30 wird.The angular cycle 30 emitted by the radar antenna becomes. WT (F i g. 2) gelangt über eine Torschaltung Tor auf Auf der Empfangsseite gelangt das von der Übereine variable Teilerstuf e Tl, in der der Winkeltakt tragung kommende Signal auf eine Demodulator-und im Verhältnis n, also hier im Verhältnis 1:3, geteilt Trennerstufe D (F i g. 5). Aus diesem Signal wird einwird, mal eine Lesetakterzeugung LTe und eine Schreib- WT (. F i g 2) passes via a gate circuit gate on On the receiving side enters the variable of the via a Teilerstuf e Tl in which the angle clock transmission signal coming to a demodulator and the ratio n so here in the ratio 1: 3 , divided separator stage D (Fig. 5). This signal becomes a, sometimes a read clock generation LTe and a write An einem der Ausgänge erhält man also einen 35 takterzeugung STe gesteuert, und das VideosignalAt one of the outputs you get a clock generation STe controlled, and the video signal Winkeltakt von η=1,5°. Eines der Ausgangssignale wird über einen Speicher Sp zu einem AnzeigegerätAngular cycle of η = 1.5 °. One of the output signals is sent to a display device via a memory Sp dieser Teilerstufe Tl steuert eine weitere Teilerstufe Anz übertragen, das die Speicherung der Informationthis divider stage Tl controls a further divider stage Number transmitted, the storage of the information τ-» a· j τ? τ 4. 360 ' . ... _D . , über drei Umdrehungen gestattet.τ- » a · j τ? τ 4. 360 '. ... _D. , allowed over three turns. T2, die um den Faktor -= 1 teilt. Bei den ge- _T , _,. , . ° %_T , ^. , ., T2, which divides by the factor - = 1. In the case of the _T , _ ,. ,. ° % _T , ^. ,., -' Aaη ⁶ In der Fig. 6 ist der Vorgang des Einschreibens- ' Aaη ⁶ In Fig. 6 is the process of writing wählten Werten ergibt sich ein Teilerverhältnis von 40 in diesen Speicher und des Auslesens dargestellt. DasThe selected values result in a division ratio of 40 in this memory and the readout. That 239. Das Ausgangssignal dieser Teilerstufe T2 steuert Einschreiben geschieht mit der langsamen Frequenz,239. The output signal of this divider stage T2 controls writing happens at the slow frequency, eine Flip-Flop-Stufe FF, die über eine Verzögerungs- entsprechend der Übertragung über die Leitung, unda flip-flop stage FF, which has a delay corresponding to the transmission over the line, and schaltung V ein Signal von der Zeitdauer eines Win- das Lesen mit der höheren Frequenz. Dabei ist jetztcircuit V a signal of the duration of a win- the reading with the higher frequency. Here is now keltaktes an die Torschaltung anlegt. Während des der Lesetakt so gesteuert, daß auch jeweils nur wäh-keltaktes applies to the gate circuit. During the reading cycle is controlled in such a way that only Anlegens dieses Signals wird die Weitergabe des 45 rend eines Drittels einer Leseperiode gelesen wird.Applying this signal will forward the 45 rend of a third of a reading period being read. Winkeltaktes zur Teilerschaltüng Tl verhindert. Die entsprechenden Lesezeiten sind in der FigurAngular cycle to divider circuit Tl prevented. The corresponding reading times are in the figure Der nächste Winkeltakt, der bereits vor der Tor- durch Verstärkung dargestellt.The next angular cycle, which was already shown before the gate through reinforcement. schaltung abgegriffen wird, läßt die Flip-Flop- Es ist nun Ohne weiteres möglich, durch entSchaltung wieder in den Normalzustand zurück- sprechende Umschaltungen, die die Außerbetriebkippen. 50 Setzungen der Torschaltungen (Anlegen von + Uv) switching is tapped, the flip-flop leaves the It is now easily possible to switch back to the normal state by switching back to the normal state, which tilts the shutdown. 50 setting of the gates (application of + Uv) In der F i g. 3 ist unter α der angelegte Winkeltakt und gegebenenfalls die Änderung des Teilerverhältdargestellt und unter b der von einem Ausgang des nisses von Tl umfassen, die Lesefrequenz zu erhöhen Teilers abgenommene Winkeltakt, der in nicht näher und auf die Aufteilung beim Einschreiben zu verdargestellter Weise ■ auf die Dauer eines Winkel- ziehten, so daß eine vollständige (»real time«) Überbereiches verlängert ist, wenn der Eingang 1 der Tor- 55 tragung möglich ist. Es wird dabei natürlich ein schaltung an + Uv liegt. Unter c ist das von der Flip- breiterer Kanal benötigt, oder die Auflösung wird Flop-Stufe FF abgegebene und in der Verzögerungs- reduziert,
schaltung V verzögerte Signal dargestellt. Unter d istIn FIG. 3 under α the applied angular cycle and, if applicable, the change in the divider ratio is shown and under b the angular cycle taken from an output of the niss of Tl to increase the reading frequency divider, which is not explained in more detail and on the division when writing to the Duration of an angular pull so that a complete (real time) excess area is extended if input 1 of the door support is possible. There will of course be a circuit at + Uv . Under c , the flip- wider channel is required, or the resolution is output to flop stage FF and reduced in the delay,
circuit V delayed signal shown. Under d is dargestellt, wie durch den Impuls auf die Torschal- Patentansprüche:shown as by the impulse on the gate scarf patent claims: tung ein Winkelimpuls ausgeblendet ist, und in der 60an angular pulse is masked out, and in the 60th Zeile e ist ein entsprechendes Ausgangssignal des 1. Verfahren zur Bandbreitenkompression bei Teilers Tl dargestellt. In den Zeilen / und g sind die der Radarbildübertragung unter Verwendung Winkelsignale in aufeinanderfolgenden Umdrehungen eines Zeilenspeichers, der verlangsamt abgelesen desselben Ausganges; oder der verschiedenen Aus- wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gänge dieser Teiierstufe' während der gleichen Um- 65 Entfernungselemente im Zeilenspeicher in η aufdrehung dargestellt. einanderfolgende gleich große Gruppen aufgeteiltLine e shows a corresponding output signal of the 1st method for bandwidth compression with the divider T1. Lines / and g are those of the radar image transmission using angle signals in successive revolutions of a line memory, which is slowed down to read the same output; or the different output, characterized in that the gears of this division stage are displayed in η rotation during the same rotation of distance elements in the line memory. divided into successive groups of equal size Aus diesem Diagramm läßt sich leicht entnehmen, werden, daß beim Überstreichen eines Winkel-From this diagram it can easily be seen that when sweeping over an angular daß die durch die Unterdrückung eines Winkeltaktes Sektors, der der gewünschten Winkelauflösung ent-that, by suppressing an angular clock, the sector corresponding to the desired angular resolution spricht, nur in die Entfernungselemente einer dieser η Gruppen eingeschrieben wird und daß in die Entfernungselemente der übrigen n—l Gruppen des Zeilenspeichers beim Überstreichen der n—l folgenden Winkelsektoren die entsprechenden Teilvideoinformationen aus diesen Sektoren eingeschrieben werden, daß die Ablesung des Zeilenspeichers und die Übertragung der abgelesenen Bildsignale kontinuierlich während der Überstreichzeit von η Winkelsektoren erfolgt und daß die bei einem Umlauf übersprungenen n—l Entfernungselementegruppen der einzelnen Winkelsektoren in gleicher Weise in den folgenden n—l Umläufen übertragen werden.speaks, is only written into the distance elements of one of these η groups and that the corresponding partial video information from these sectors are written into the distance elements of the remaining n-1 groups of the line memory when the n-1 following angular sectors are swept, that the reading of the line memory and the transmission of the read image signals takes place continuously during the sweeping time of η angular sectors and that the n-1 distance element groups of the individual angular sectors skipped during one revolution are transmitted in the same way in the following n-l circulations. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei durch η geradzahlig teilbarer Anzahl von Winkelsektoren pro Umlauf durch eine Stufe während jeden Umlaufs der Antenne einer der den jeweiligen Übergang von ao Gruppe zu Gruppe auslösenden Winkeltaktimpulse unterdrückt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that with an even number of angular sectors divisible by η by a stage during each revolution of the antenna one of the respective transition from ao group to group triggering angular clock pulses is suppressed. 3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilerstufe (Tl) den angelegten Winkeltakt auf η verschiedene Ausgänge verteilt, daß eine weitere Teilerstufe (Γ3) die durch den Radartrigger ausgelöste Schreibperiode in η gleiche Teile aufteilt und daß diese beiden Signale über logische Schaltungen die Einspeicherung steuern.3. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that a divider stage (Tl) distributes the applied angular clock to η different outputs, that a further divider stage (Γ3) divides the writing period triggered by the radar trigger into η equal parts and that these control the storage of both signals via logic circuits. 4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeltakte in einer Teilerstufe (Γ2) gezählt werden und bei einem einem Umlauf entsprechenden Wert eine Kippstufe (FF) angestoßen wird, die über eine Verzögerungsschaltung (V) eine Torschaltung, über die die Winkelimpulse ankommen, sperrt, und daß der nächste Winkeltakt die Kippstufe zurückstellt.4. Circuit arrangement for carrying out the method according to claim 2, characterized in that the angular clocks are counted in a divider stage (Γ2) and a flip-flop (FF) is triggered at a value corresponding to one cycle, which via a delay circuit (V) a gate circuit, over which the angle pulses arrive, blocks, and that the next angle clock resets the flip-flop. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 708/132 10.66 © Bundesdruckerei Berlin609 708/132 10.66 © Bundesdruckerei Berlin