DE3926197C2 - Multifunction radar - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Multifunktionsradar gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a multifunction radar according to the preamble of the claim.

Ein Multifunktionsradar mit einer elektronisch phasengesteuer­ ten Antenne hat eine Reihe von Aufgaben zu erfüllen. Insbe­ sondere können wichtig sein: die Suche in verschiedenen Berei­ chen, das Auffinden von Objekten, für die eine Voreinweisung vorliegt, die Klärung möglicher Fehlalarme und gegebenenfalls die schnelle Zielverfolgungsinitiierung, die Verfolgung von Zielen verschiedener Kategorien, die passive Ortung (z. B. Triangulation und Trilateration) und das Erkennen von Clutter und Abschattungen.A multifunction radar with an electronic phase control The antenna has a number of tasks to perform. In particular special can be important: the search in different areas Chen, the finding of objects for which a preliminary instruction there is clarification of possible false alarms and if necessary the quick target initiation, the pursuit of Targeting different categories, passive location (e.g. Triangulation and trilateration) and the detection of clutter and shadows.

Das Multifunktionsradar erfüllt diese Aufgaben durch das geeignete Zusammenwirken seiner in der Figur dargestellten Baugruppen. Zunächst gibt es dabei Baugruppen, die für die physikalische Generierung der Sendesignale, sowie für den Empfang und die Signalverarbeitung bis zur Plotbildung sorgen. Im einzelnen sind dies ein Signalgenerator 1, ein Sender 2, eine elektronisch phasengesteuerte Antenne 3, ein Empfänger 4 und eine Empfangssignalverarbeitungseinrichtung 5. Dazu tritt die elementare Koordination dieser Baugruppen, die z. B. si­ cherstellt, daß die Phasenschieber der Antenne 3 korrekt eingestellt sind, daß die Sende- und Empfangsfrequenzen zu­ sammenstimmen und daß die Signalverarbeitung so erfolgt, daß sie zum gerade ausgesandten Signal paßt.The multifunction radar fulfills these tasks through the suitable interaction of its assemblies shown in the figure. First of all, there are assemblies that take care of the physical generation of the transmission signals, as well as reception and signal processing up to plot generation. Specifically, these are a signal generator 1 , a transmitter 2 , an electronically phase-controlled antenna 3 , a receiver 4 and a received signal processing device 5 . In addition, there is the elementary coordination of these modules, which, B. si cher Ensures that the phase shifter of the antenna 3 are set correctly, that the transmit and receive frequencies to coincide and that the signal processing is carried out so that it matches the signal being sent.

Die Baugruppe, die diese Koordination durchführt, wird als Ra­ darsteuerungeseinrichtung 6 bezeichnet. Alle bisher erwähnten Baugruppen sollen unter dem Begriff Radarmeßgerät 7 zusammen­ gefaßt werden. The assembly that performs this coordination is referred to as Ra darsteuereseinrichtung 6 . All previously mentioned assemblies are to be summarized under the term radar measuring device 7 .

Das so definierte Radarmeßgerät 7 ist in der Lage, Anweisungen auszuführen, in denen festgelegt ist, wohin (Keulenposition), wie lange (Beleuchtungsdauer) und wie (Signalform und Signal­ verarbeitungsform) das Multifunktionsradar "schauen" soll. Dabei ist die Beleuchtungsdauer durch die Signalform festge­ legt. Eine solche Anweisung, die aus Keulenposition, Signalform und Signalverarbeitungsform besteht, soll als elementarer Ra­ darauftrag bezeichnet werden. Das Radarmeßgerät muß also ele­ mentare Radaraufträge erhalten. Es generiert dann in Abhängig­ keit vom Zustand der Außenwelt, d. h. dem Szenario 8, Plots bzw. Strobes und liefert diese an eine Multifunktionsradar-Zielver­ folgungseinrichtung (Tracker) 9, die diese Informationen ver­ arbeitet. Die verarbeiteten Informationen werden an einen Feuerleitstand 10 geliefert.The radar measuring device 7 defined in this way is able to execute instructions in which it is determined where (lobe position), how long (illumination duration) and how (signal form and signal processing form) the multifunction radar should "look". The duration of lighting is determined by the waveform. Such an instruction, which consists of the position of the club, the shape of the signal and the form of signal processing, is to be referred to as the elementary Ra on it. The radar tester must therefore receive elementary radar orders. It then generates plots or strobes depending on the state of the outside world, ie the scenario 8 , and delivers them to a multifunction radar target tracking device (tracker) 9 , which processes this information. The processed information is delivered to a fire control center 10 .

Der Aufwand bei der Konstruktion des Radarmeßgeräts 7 schlägt sich nieder in der Menge ausführbarer elementarer Radaraufträ­ ge. Bei einem Phased-Array-Radar mit schmalem Radarstrahl ("Bleistiftkeule") kann innerhalb eines Raumwinkelbereichs eine Keulenposition frei ausgewählt werden. Die Verweildauer in dieser Keulenposition, die Signalform und die Signalverarbei­ tungsform können ebenfalls aus einer großen Vielfalt von Möglichkeiten ausgewählt werden. Berücksichtigt man darüber hinaus, daß im allgemeinen mehrere 100 solcher elementarer Radaraufträge pro Sekunde zu generieren sind, so erhält man eine Vorstellung von der Fülle technisch angelegter Möglich­ keiten, die das Radarmeßgerät zur Verfügung stellt.The effort in the construction of the radar measuring device 7 is reflected in the amount of executable elementary radar orders. With a phased array radar with a narrow radar beam ("pencil lobe"), a lobe position can be freely selected within a solid angle range. The dwell time in this lobe position, the signal form and the signal processing form can also be selected from a wide variety of possibilities. If one also takes into account the fact that in general several 100 such elementary radar orders are to be generated per second, one gets an idea of the abundance of technically designed possibilities that the radar measuring device makes available.

Unter einer Radarmanagement-Baugruppe 11 soll nun diejenige Baugruppe eines Multifunktionsradars verstanden werden, die durch geschickte Nutzung des Radarmeßgerätes 7 dafür sorgt, daß das Multifunktionsradar alle seine oben angedeuteten Aufgaben optimal erfüllt, und daß dabei etwa auftretende Zielkonflikte sachgerecht gelöst werden.A radar management assembly 11 is now to be understood as the assembly of a multifunction radar which, by skillful use of the radar measuring device 7 , ensures that the multifunction radar optimally fulfills all of the tasks indicated above, and that any conflicting objectives are properly resolved.

Vom Radarmeßgerät 7 ausgesehen besteht die Aufgabe der Radarmangement-Baugruppe 11 darin, zu jedem Zeitpunkt den günstigsten elementaren Radarauftrag zu erteilen. Die Komplexität des Radarmanagements resultiert dabei aus der unüberschaubar großen Anzahl der möglichen Kombinationen elementarer Radaraufträge.From the radar measuring device 7 , the task of the radar management assembly 11 is to place the cheapest elementary radar order at any time. The complexity of radar management results from the vast number of possible combinations of elementary radar orders.

Darunter ist in Abhängigkeit von den sich andauernd ändernden Umwelteinflüssen und der ebenfalls dynamischen taktischen Lage für jedes Zeitintervall die beste Kombination auszuwählen, damit die oben angedeuteten Aufgaben des Multifunktionsradars, das in der Figur mit 12 bezeichnet ist, optimal erfüllt werden.Depending on the constantly changing environmental influences and the likewise dynamic tactical position, the best combination is to be selected for each time interval, so that the above-mentioned tasks of the multifunction radar, which is denoted by 12 in the figure, are optimally fulfilled.

Bisher wurden Radarmanagement-Probleme bei Multifunktionsrada­ ren mit phasengesteuerten Antennen mittels heuristischer Ver­ fahren angegangen, die keine angebbaren Zielfunktionen opti­ mieren, offline vorgeplante Betriebsmoden zur Lösung der Suchaufgabe benutzen und eine nur beschränkte und langsame Anpassung an die veränderliche Umwelt zulassen.So far, radar management problems have arisen with multifunctional bicycles with phase-controlled antennas using heuristic ver drive tackled, the opti gieren, offline planned operating modes to solve the Use search task and a limited and slow one Allow adaptation to the changing environment.

Im Aufsatz von B.H. Scheff, D.G. Hammel: "Real-Time Computer Control of Phased Array Radars" in "Supplement to IEEE Trans­ actions on Aerospace and Electronic Systems" Vol. AES-3, No. 6, Nov. 1967, Seiten 198 bis 206 ist ein mit einer elektronisch phasengesteuerten Antenne ausgestattetes Multifunktionsradar beschrieben, das in Realzeit rechnergesteuert wird und dessen Betriebsablauffolgen durch ein Management-Programm ausgeführt werden.In the essay by B.H. Scheff, D.G. Hammel: "Real-time computer Control of Phased Array Radars "in" Supplement to IEEE Trans actions on Aerospace and Electronic Systems "Vol. AES-3, No. 6, Nov. 1967, pages 198 to 206 is one with an electronic phased antenna equipped multifunction radar described, which is computer controlled in real time and its Sequences of operations carried out by a management program will.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Erzeugung der am häufigsten auftretenden elementaren Radaraufträge möglichst exakt zu behandeln, damit ein Grundgerüst für das Radarmanagement da ist. Da für den Einsatz eines Multifunktionsradars der Betrieb unter ECM-Bedingungen typisch ist, führt dies zur besonderen Aufgabe der besten Sendeleistungsverteilung im Raum als Funktion der Störleistungsverteilung bei der Suche. Die Suche stellt an das Radarmanagement die meisten Anforderungen, weil hier die meisten Freiheitsgrade vorhanden sind.The object of the invention is to generate the most common occurring elementary radar orders as exactly as possible treat so that there is a basic framework for radar management is. As for the use of a multifunction radar, the operation is typical under ECM conditions, this leads to the special Task of the best transmission power distribution in the room as Function of the interference power distribution in the search. The search makes the most demands on radar management because most degrees of freedom are available here.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, the object is achieved by the  characterizing part of the claim specified features solved.

Die von Umwelt und Lage abhängige Güte von Sendeleistungsver­ teilungen läßt sich mittels einer Nutzenfunktion beschreiben. Deren dynamische Optimierung führt nach der Erfindung dann zur besten Suchleistungsverteilung und weiter zur Generierung der besten elementaren Radaraufträge bei der Suche.The quality of the transmission power dependent on the environment and location Divisions can be described using a utility function. Their dynamic optimization then leads to the invention best search performance distribution and continue to generate the best elementary radar orders when searching.

Neben der Suche, die im typischen Betrieb weit mehr als die Hälfte der elementaren Radaraufträge beanspruchen dürfte, muß der Radarmanager alle vorher genannten Aufgaben des Multifun­ tionsradars berücksichtigen und entsprechende elementare Ra­ daraufträge generieren und einplanen. Die Planung der Nicht- Suchaufträge wird hier nicht behandelt.In addition to the search, which in typical operation is far more than that Half of the elementary radar orders are expected to take up the radar manager performs all of the previously mentioned tasks of the Multifun Consideration radars and corresponding elementary Ra generate and schedule jobs. Planning the non- Search requests are not dealt with here.

Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen beschrieben.The invention is described in detail below.

Die Zeichnungen zeigen inThe drawings show in

Fig. 1 das Blockschaltbild eines bereits erläuterten Multifunktionsradars, Fig. 1 is a block diagram of a multi-function radar already explained,

Fig. 2 und 3 zwei unterschiedliche Bedeckungsdiagramme und Figs. 2 and 3 show two different coverage diagrams, and

Fig. 4 den Verlauf einer den Forderungen entsprechenden Nutzenfunktion. Fig. 4 shows the course of a utility function corresponding to the requirements.

Bei der Erfindung geht es darum, die Suchperformance des Multifunktionsradars durch optimale Verteilung des insgesamt für die Suche verfügbaren Leistungsanteiles möglichst günstig zu gestalten. Dazu wird zunächst der Begriff "Suchperformance" operationalisiert, und zwar mittels einer Nutzenfunktion.The invention is about the search performance of the Multi-function radars through optimal distribution of the total for the search of available power share as cheap as possible to design. First the term "search performance" operationalized, using a utility function.

Diese Nutzenfunktion wird dann unter der Nebenbedingung eines begrenzten zur Verfügung stehenden Leistungsanteils optimiert. Diese Optimierung gilt für den allgemeinen Fall, also auch für Fälle mit Keulenpositionen, in denen Clutter und Abschattungen vorliegen. Dies führt zu einer Methode zur Generierung von Suchaufträgen. Diese Methode optimiert eine im folgenden noch definierte Nutzenfunktion, verwirklicht aber zugleich eine dynamische Anpassung an zeitlich veränderliche Vorgaben und Außenwelteinflüsse.This utility function is then under the constraint of a limited available power share optimized. This optimization applies to the general case, i.e. also for Cases with club positions in which clutter and shadowing available. This leads to a method of generating  Search requests. This method optimizes one in the following defined utility function, but also realizes one dynamic adaptation to changing requirements and Outdoor influences.

Die Suchperformance eines Radars ist in sinnvoller Weise beschrieben, wenn für alle Raumwinkelelemente (= Keulenposi­ tionen) die Überwachungsreichweite gegeben ist. Dies definiert ein dreidimensionales Raumgebiet, das zuverlässig Überwacht wird. Dieses Raumgebiet soll als das momentane Bedeckungsgebiet des Radars bezeichnet werden.The search performance of a radar makes sense described if for all solid angle elements (= club position tion) the monitoring range is given. This defines a three-dimensional area that reliably monitors becomes. This spatial area is said to be the current coverage area of the radar.

Ein Phased-Array-Radar eröffnet die Möglichkeit, das Bedeckungsgebiet sehr flexibel zu gestalten, wobei sich die Frage erhebt, welches von den realisierbaren Bedeckungsgebieten optimal ist. Der Beantwortung dieser Frage kommt man einen Schritt näher, wenn bei je zwei Bedeckungsgebieten entscheidbar ist, ob sie "gleich gut" sind, bzw. welches der beiden Bedeckungsgebiete "besser" ist. Dann kann man nämlich eine Nutzenfunktion auf der Menge der Bedeckungsgebiete definieren, deren Optimierung dann zum "optimalen" realisierbaren Bedeckungsgebiet führt.A phased array radar opens up the possibility of that Coverage area to be very flexible, the Question raises which of the realizable coverage areas is optimal. The answer to this question comes up one Step closer if it can be decided on two areas of coverage is whether they are "equally good" or which of the two Coverage areas is "better". Then you can namely one Define utility function on the amount of coverage areas their optimization then to the "optimal" realizable Coverage area leads.

Allerdings ist der Vergleich der Güte zweier Bedeckungsgebiete schwer, wie man am Beispiel nach den Fig. 2 und 3 sieht, die zwei unterschiedliche Bedeckungsgebiete 13 bzw. 14 in der x-y-Ebene zeigen. Daher wird bei der Erfindung auf direktem Weg eine sinnvolle Nutzenfunktion aufgestellt.However, it is difficult to compare the quality of two coverage areas, as can be seen from the example in FIGS. 2 and 3, which show two different coverage areas 13 and 14 in the xy plane. Therefore, a useful utility function is set up directly in the invention.

Zunächst kann man festhalten, daß ein Bedeckungsgebiet A "besser" als ein zweites B ist, wenn in jedem Raumwinkelelement bei A die Überwachungsreichweite größer ist als bei B. Das bedeutet, daß die Nutzenfunktion eine monoton steigende Funktion der Überwachungsreichweiten in allen Keulenpositionen sein muß:
First of all, it can be said that a coverage area A is "better" than a second B if the monitoring range in A is greater in every solid angle element than in B. This means that the utility function must be a monotonically increasing function of the monitoring ranges in all lobe positions:

u (R₁, R₂, ..., R_n) ≦ u (R'₁, R'₂, ..., R'_n) (1)
u (R ₁ , R ₂ , ..., R _n ) ≦ u (R ' ₁ , R' ₂ , ..., R ' _n ) (1)

falls R₁ ≦ R'₁, R₂ ≦ R'₂, ..., R_n ≦ R'n,
if R ₁ ≦ R ' ₁ , R ₂ ≦ R' ₂ , ..., R _n ≦ R'n,

wobei n die Anzahl der Keulenpositionen ist, und R_i (bzw. R'_i) die Überwachungsreichweite in der i-ten Keule ist.where n is the number of lobe positions, and R _i (or R ' _i ) is the monitoring range in the i-th lobe.

Nun muß aber noch festgelegt werden, wie die Reichweiten in den verschiedenen Keulenpositionen gegeneinander zu gewichten sind. Anders formuliert:Now it has to be determined how the ranges in the different club positions are to be weighed against each other. In other words:

Welche Reichweiteneinbuße in der Keulenposition i ist man bereit hinzunehmen, wenn man dafür einen (Überwachungs-) Reichweitengewinn ΔR in der Keulenposition j erhalten kann?What range loss in club position i is willing to accept if you have a (surveillance) Range gain ΔR can get in the club position j?

Die Beantwortung dieser Frage wird sehr sehr schwierig, wenn man die Antwort von den Reichweiten in allen anderen Keulenpositionen k (mit i ≠ k ≠ j) abhängen läßt. Nimmt man dagegen - wie sehr oft bei der Aufstellung von Nutzenfunktio­ nen - an, daß die Antwort auf obige Frage davon unabhängig ist, so läßt sich die Nutzenfunktion in der speziellen FormAnswering this question will be very, very difficult, though one the answer from the ranges in all others Club positions k (with i ≠ k ≠ j) depend. Taking on the other hand - how very often when setting up utility functions - that the answer to the above question is independent of so the utility function can be in the special form

schreiben, d. h. man darf den Gesamtnutzen als die Summe der Einzelnutzen in den einzelnen Keulenpositionen schreiben. Es bleiben noch diese zu bestimmen.write, d. H. one can consider the total benefit as the sum of the Write single use in the individual club positions. It remain to be determined.

Bisher wissen wir nur, daß u_i (R_i) eine monoton steigende Funktion ist. Es wird sicher nicht möglich sein, diese Funktion ein für allemal anzugeben, da der Nutzen, den eine gewisse Reichweite in einer gewissen Keulenposition bringt, drastisch von der Bedrohungssituation abhängt. Ist etwa bekannt, wo gegnerische Flugzeuge einfliegen werden, so bringt eine hohe Überwachungsreichweite in den entsprechenden Raumwinkelbe­ reichen einen höheren Nutzen als in Raumwinkelbereichen, die weniger gefährdet sind, oder die sogar von Nachbarsensoren zuverlässig abgedeckt werden. Man kann daher nur erwarten, daß u_i(R_i) bis auf einen (oder mehrere) Parameter angegeben werden kann. Es werden nun einige Forderungen an die Funktion u_i(R_i) aufgestellt und dann wird nach dem Prinzip der größtmöglichen Einfachheit eine Struktur dieser Funktion angegeben, die ein­ fach ist und diese Forderungen erfüllt. Sinnvolle Forderungen sind:
So far we only know that u _i (R _i ) is a monotonically increasing function. It will certainly not be possible to specify this function once and for all, since the benefit that a certain range brings in a certain club position depends drastically on the threat situation. If, for example, it is known where enemy planes will fly in, a high monitoring range in the corresponding solid angle areas is more beneficial than in solid angle areas that are less at risk or that are even reliably covered by neighboring sensors. One can only expect that u _i (R _i ) can be specified except for one (or more) parameters. There are now some demands placed on the function u _i (R _i ) and then, according to the principle of the greatest possible simplicity, a structure of this function is specified which is simple and fulfills these requirements. Useful requirements are:

• a) u_i(R_i) ist monoton steigend,a) u _i (R _i ) is monotonically increasing,
• b) u_i(R_i) erreicht für R → ∞ einen asymptotischen Wert (ohne Einschränkung 0); denn Reichweiten jenseits gewisser Grenzen sind weder für die Bekämpfungseinleitung, noch für die Lagedarstellung von Vorteil,b) u _i (R _i ) reaches an asymptotic value for R → ∞ (without restriction 0); because ranges beyond certain limits are neither advantageous for the initiation of control, nor for the presentation of the situation,
• c) u_i(R_i) steigt bei kleinen Reichweiten steil an,c) u _i (R _i ) increases steeply with small ranges,
• d) bei ganz kleinen Reichweiten, die keine rechtzeitige Einlei­ tung einer Bekämpfung mehr zulassen, ist der Nutzen konstant (auf niedrigstem Niveau). Allerdings wird diese Eigenschaft im "typischen Betrieb" keine wesentliche Rolle spielen, so daß man sie beim ersten Anlauf wohl sogar weglassen darf.d) in the case of very small ranges, which cannot be introduced in time If more control is allowed, the benefits are constant (at the lowest level). However, this property is used in "typical operation" does not play an essential role, so that one it may even be left out at the first attempt.

Fig. 4 zeigt den qualitativen Verlauf einer Nutzenfunktion u_i(R_i), die diese Forderungen erfüllt. Als einfacher Ausdruck für eine solche Nutzenfunktion bietet sich
Fig. 4 shows the qualitative course of a utility function u _i (R _i) which satisfies these requirements. A simple expression for such a utility function is

oder bei Vernachlässigung der letzten Forderung (Forderung nach Konstanz für sehr kleine R_i ist evtl. entbehrlich, so daß sich in Fig. 4 der gestrichelte Verlauf links unten ergibt)
or if the last demand is neglected (demand for constancy for very small R _i may not be necessary, so that the dashed curve in the bottom left of FIG. 4 results)

u_i(R_i) = - c_i R_i ^-β (4)
u _i (R _i ) = - c _i R _i ^- β (4)

an, wobei β eine positive, von i unabhängige Konstante ist. Im Fall von (4) ist die gesamte Nutzenfunktion wegen (2)
where β is a positive constant independent of i. In the case of (4), the entire utility function is due to (2)

Die c_i werden normalerweise nicht von Keulenposition zu Keulen­ position differieren, sondern in Raumwinkelbereichen mit einheitlicher Bedrohungssituation einen einheitlichen Wert aufweisen.The c _i will normally not differ from club position to club position, but will have a uniform value in solid angle areas with a uniform threat situation.

Vorstehend wurde eine Funktion der R_i eingeführt, die die "Suchperformance" des Systems in Abhängigkeit von den R_i beschreibt. Dabei sind die R_i selbst wieder Funktionen der Leistungsanteile p_i, die aus einer optimierung der Überwa­ chungsreichweite bei vorgegebenem P_i bestehen Optimale "Suchperformance" erhält man nun durch Maximieren der Nutzenfunktion
Above, a function of the R _{i was} introduced, which describes the "search performance" of the system as a function of the R _i . The R _i itself are again functions of the power components p _i , which consist of an optimization of the monitoring range at a given P _i . Optimal "search performance" is now obtained by maximizing the utility function

u (R₁(p₁), R₂(p₂), ..., R_n(p_n)) = max (6)
u (R ₁ (p ₁ ), R ₂ (p ₂ ), ..., R _n (p _n )) = max (6)

unter der Nebenbedingung
under the constraint

wobei v der für die Verfolgung nötige Leistungsanteil ist. Diese Nebenbedingung reicht zur Beschreibung der Situation aus, wenn die Gesamtleistung beliebig auf die vorhandenen Keulen­ positionen aufgeteilt werden kann, wie das bei angehaltener Antenne der Fall ist. where v is the amount of power required for tracking. This constraint is sufficient to describe the situation, if the total power arbitrarily on the existing clubs positions can be divided, like that when the Antenna is the case.

Bei rotierender Antenne Läßt sich die Leistung nicht beliebig auf die Keulenpositionen verteilen, da nicht zu jeder Zeit jede Keulenposition beleuchtbar ist. Dies führt neben (7) zu weiteren komplexen Nebenbedingungen, auf deren Behandlung hier nicht eingegangen wird.With a rotating antenna, the performance cannot be arbitrary distribute to the club positions, since not everyone at all times  Club position is illuminated. This leads to (7) other complex constraints on their treatment here is not received.

Optimierungsaufgaben mit Nebenbedingungen löst man mit dem Verfahren von Lagrange. Bei der Optimierungsaufgabe (6), (7) resultieren dabei außer (7) noch folgende n Gleichungen für die Unbekannten p₁, p_2, ... p_n und λ:
Optimization tasks with constraints are solved with the Lagrange method. In the case of the optimization task (6), (7), the following n equations for the unknowns p ₁ , p _2, ... p _n and λ result in addition to (7):

Solche Gleichungssysteme lassen sich in einfachen Fällen zwar analytisch lösen. Ist eine analytische Lösung aber nicht möglich, so lassen sich Iterationsverfahren anwenden, wie nach der Erfindung, wobei auch gleich ein weiterer wichtiger Aspekt berücksichtigt wird.Such systems of equations can be used in simple cases solve analytically. But is not an analytical solution possible, iteration methods can be used, such as after the invention, with another important aspect is taken into account.

Bisher wurde diskutiert, wie man zu fest vorgegebenen Parametern (wie Störleistung, Verfolgungslast, ...) eine "beste" Leistungsaufteilung erhält. Die Zeitabhängigkeit der Parameter blieb außer Betracht. Man spricht in solchen Fällen von einer statischen Optimierung.So far, there has been discussion of how to get fixed Parameters (such as interference power, tracking load, ...) receives "best" performance allocation. The time dependence of the Parameters were disregarded. One speaks in such cases from a static optimization.

Nun können sich aber Umweltbedingungen und Verfolgungslast innerhalb einer durchschnittlichen Abtastperiode gravierend ändern. Damit ist eine statische Betrachtungsweise nicht ausreichend. Es liegt ein zeitabhängiges (dynamischen) Optimierungsproblem vor, das durch die Erfindung ebenfalls gelöst wird.Now environmental conditions and the burden of persecution can change serious within an average sampling period to change. This is not a static view sufficient. There is a time-dependent (dynamic) Optimization problem before, also by the invention is solved.

Im folgenden wird ein allgemeines Verfahren beschrieben, mit dessen Hilfe die Nutzenfunktion (5) optimiert werden kann. Zunächst ist lediglich von einer statischen Optimierung unter der Nebenbedingung (7) die Rede. A general procedure is described below with whose help the utility function (5) can be optimized. First of all, it's just about static optimization the constraint (7).  

Dabei darf davon ausgegangen werden, daß die optimale Überwachungsreichweite als Funktion des Leistungsanteils R_i(p_i) eine konvexe, streng monoton steigende Funktion ist:
It can be assumed that the optimal monitoring range as a function of the power component R _i (p _i ) is a convex, strictly monotonically increasing function:

Setzt man nun die Funktion (5) in die Gleichungen (8) ein, so erhält man als Bestimmungsgleichungen für p_i
If you now insert the function (5) into the equations (8), you get as the determination equations for p _i

wobei λ so zu wählen ist, daß
where λ is to be chosen such that

gilt.applies.

Wegen
Because of

ist die linke Seite von (10) eine Funktion von p_i, die für p_i → 0 gegen + ∞ strebt und für 0 < p_i < 1 streng monoton fällt. Aus diesen Eigenschaften folgt, daß die Gleichung (10) für jedes λ < λ_min genau eine Lösung besitzt.is the left side of (10) a function of p _i , which strives for + ∞ for p _i → 0 and falls strictly monotonously for 0 <p _i <1. It follows from these properties that equation (10) has exactly one solution for each λ <λ _min .

Das heißt, daß sich der Leistungsanteil für eine Keule aus der Lösung einer einzigen Gleichung ergibt. Die Leistungsanteile der anderen Keulen gehen nur über den Parameter λ ein. Es ist folglich nicht nötig, in größeren Zeitabständen die Leistungsanteile für alle Keulen vorauszuplanen, sondern man kann sich darauf beschränken, bei jeder Keulenposition den Leistungsanteil nur dann zu berechnen, wenn diese Keulenposition tatsächlich beleuchtet werden soll.This means that the power share for a club from the Solving a single equation. The performance shares of the other lobes are only received via the parameter λ. It is therefore not necessary, the at longer intervals To plan performance shares for all clubs, but one can be limited to the at each club position Power share to be calculated only if this  Club position should actually be illuminated.

Dies vermindert einerseits drastisch den Rechenaufwand. Ande­ rerseits führt diese Vorgehensweise direkt zu einem praktikab­ len Vorgehen bei mit der Zeit sich ändernden Parametern, d. h. es ist für eine dynamische Optimierung verwendbar.On the one hand, this drastically reduces the computing effort. Ande on the other hand, this approach leads directly to a practicable len procedure with changing parameters over time, d. H. it can be used for dynamic optimization.

Die Adaption an die Gesamtlast geschieht durch die Fortschreibung von λ. Ein Verfahren hierzu erfordert bei jeder Beleuchtung, d. h. Generierung eines elementaren Radar­ auftrages, folgende Schritte a bis d, wobei sowohl λ als auch die Summe P der tatsächlichen Such-Leistungsanteile p_i jeweils fortgeschrieben wird:
The adaptation to the total load is done by updating λ. A method for this requires the following steps a to d for each illumination, ie generation of an elementary radar order, both λ and the sum P of the actual search power components p _{i being} updated:

• a) Berechnung einer Lösung p_i' der Gleichung (10) mit dem alten λ; gleichzeitig Bestimmung von f'(p_i') der Ableitung der rechten Seite der Gleichung (10) an der Stelle p_i'a) calculation of a solution p _i 'of equation (10) with the old λ; at the same time determining f '(p _i ') of the derivative of the right-hand side of equation (10) at the point p _i '
• b) Anpassung des Leistungsanteils gemäß
  und Generierung des entsprechenden elementaren Radarauftrags.b) Adjustment of the performance share in accordance with
  and generation of the corresponding elementary radar order.
• c) Fortschreibung von P gemäß
  P_neu = P_alt - p_i,alt + p_i,neu (14)c) Update of P according to
  P _new = P _old - p _{i, old} + p _{i, new} (14)
• d) Fortschreibung von λ gemäß
  λ_neu = λ_alt - f' (p'_i).(p_i,neu - p'_i) (15)
  oder einer ähnlichen Iterationsgleichung.d) Update of λ according to
  λ _new = λ _old - f '(p' _i ). (p _{i, new} - p ' _i ) (15)
  or a similar iteration equation.

Dieses Verfahren korrigiert also bei jeder Beleuchtung sowohl den Leistungsanteil der betroffenen Keulenposition als auch λ so, daß sowohl (10) als auch (11) "längerfristig annähernd" erfüllt sind. This procedure corrects both with each lighting the power share of the affected club position as well λ such that both (10) and (11) "approximately in the longer term" are fulfilled.  

Wären die Umweltbedingungen und die Verfolgungslast konstant, so würde sich mittels dieses Iterationsverfahrens die Lösung des Gleichungssystems (7), (8) und damit die optimale Lei­ stungsaufteilung ergeben. Ausgehend von einer beliebigen Such­ performance würde mit einem Iterationsschritt pro elementarem Radarauftrag die Suchperformance gegen die optimale konvergie­ ren. Dabei ist über die Schnelligkeit der Konvergenz noch nichts ausgesagt.If the environmental conditions and the persecution burden were constant, this would be the iteration method of the system of equations (7), (8) and thus the optimal Lei result distribution. Starting from any search performance would be done with one iteration step per elementary Radar order the search performance against the optimal convergence ren. Yet about the speed of convergence nothing said.

Der Vorteil des dargestellten iterativen Vorgehens gegenüber dem Versuch, die p_i, auf längere Zeit exakt zu planen, besteht in der besseren Fähigkeit auf eine veränderliche Umwelt zu reagieren. Außerdem kann die Suchaufgabe durch Online-Planung gelöst werden.The advantage of the iterative approach presented compared to trying to plan the p _i exactly for a long time is the better ability to react to a changing environment. In addition, the search task can be solved through online planning.

Der Vorteil dieser "der Praxis angepaßten Näherungslösung" des Systems (7), (8) gegenüber dem Versuch, bei jeder Beleuchtung das komplette Gleichungssystem zu lösen, ist doppelt: Zum einen wäre nämlich der Rechenaufwand enorm und zum anderen kann man nicht die elementaren Radaraufträge aus der Vergangenheit rückgängig machen; damit steht nicht zu jedem Zeitpunkt die gesamte Leistungsverteilung neu zur Disposition, sondern es kommt nur darauf an, bezüglich der gerade behandelten Keulenposition i_o zu optimieren.The advantage of this "practical approximation solution" of the system (7), (8) compared to trying to solve the complete system of equations for every illumination is double: on the one hand, the computational effort would be enormous, and on the other hand, you cannot do the basic radar tasks undo from the past; This means that the entire power distribution is not up for grabs at all times, but what is important is to optimize i _o with regard to the club position just treated.

Zusammenfassend kann man folgende sich durch die Erfindung ergebende Vorteile des Radars feststellen:In summary, the following can be seen through the invention Determine resulting advantages of the radar:

Es bietet eine sofortige Adaption an Veränderungen der Umwelt (z. B. Verfolgungslast v und Störleistungen N_i). Es konvergiert im statischen Fall gegen die exakte Lösung. Es erfordert keinen übertriebenen Rechenaufwand. Es führt zu einem überschaubaren, gegenüber nachträglichen heuristischen Modifikationen offenen Rechenablauf. Im Hinblick auf solche beim Vorliegen von Simulationserfahrungen mögliche Modifikationen wurde zunächst die einfachste Form gewählt.It offers an immediate adaptation to changes in the environment (e.g. tracking load v and interference power N _i ). In the static case, it converges to the exact solution. It does not require excessive computing effort. It leads to a manageable calculation process that is open to subsequent heuristic modifications. With regard to such possible modifications when simulation experience is available, the simplest form was selected first.

Claims (1)

1. Multifuktionsradar mit einem eine elektronisch phasenge­ steuerte Antenne, einen Signalgenerator, einen Sender, einen Empfänger, eine Empfangssignalverarbeitungseinrichtung und eine Radarsteuerungseinrichtung umfassenden Radarmeßgerät, mit einer Zielverfolgungseinrichtung und mit einer Radarmanagement-Bau­ gruppe, die unter anderem die Antennenkeulenposition, die Abtastperiode, die Signalform sowie die Signalverarbeitungs­ form fortlaufend festlegt und diesbezügliche Anweisungen als elementare Radaraufträge dem Radarmeßgerät zuführt, wodurch zu jedem Zeitpunkt die im Radarmeßgerät zur Verfügung stehende Radarleistung bei der Suche optimal ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung des insgesamt für die Suche verfügbaren Leistungsanteils auf mehrere Antennenkeulen durch Optimierung einer vorgegebenen Nutzenfunktion
wobei R_i die Überwachungsreichweite in der i-ten Antennenkeule (i = 1 ... n), c_i ein in Raumwinkelbereichen mit einheitlicher Bedrohungssituation einheitlicher Wert und β eine positive, von i unabhängige Konstante ist, durch ein im Takt der Generierung der elementaren Radaraufträge laufendes Iterations­ verfahren erfolgt, dem als Bestimmungsgleichung für den Leistungsanteil p_i der i-ten Antennenkeule die Funktion
zugrundeliegt, worin λ so zu wählen ist, daß
wobei v der für die Zielverfolgung nötige Leistungsanteil ist, und daß bei jeder Generierung eines elementaren Radarauftrages folgende Arbeitsschritte a) bis d) ablaufen, wobei sowohl λ als auch die Summe P der tatsächlichen Sendeleistungs­ anteile p_i jeweils fortgeschrieben wird:

• a) Berechnung einer Lösung p_i' der Bestimmungsgleichung mit dem alten λ ; und gleichzeitige Bestimmung von f'(p_i') der Ableitung der rechten Seite der Bestimmungsgleichung an der Stelle p_i',
• b) Anpassung des Leistungsanteils gemäß
  und Generierung des entsprechenden elementaren Radarauftrags,
• c) Fortschreibung der Summenleistung P gemäß
  P_neu = P_alt - p_i,alt + p_i,neu
• d) Fortschreibung des Parameters λ gemäß
  λ_neu = λ_alt - f' (p'_i).(p_i,neu - p'_i).

1. Multifunction radar with an electronically phased antenna, a signal generator, a transmitter, a receiver, a received signal processing device and a radar control device comprising radar measuring device, with a target tracking device and with a radar management module, which among other things, the antenna lobe position, the sampling period, the waveform as well as the signal processing form defines continuously and related instructions as elementary radar orders the radar measuring device, whereby the radar power available in the radar measuring device is optimally used in the search at all times, characterized in that the distribution of the total power available for the search over several antenna lobes by optimizing a given utility function
where R _{i is} the monitoring range in the i-th antenna lobe (i = 1 ... n), c _{i is} a uniform value in solid angle areas with a uniform threat situation, and β is a positive constant that is independent of i, by one in time with the generation of the elementary ones Radar jobs are carried out during the iteration process, which functions as a determination equation for the power component p _{i of} the i-th antenna lobe
underlying, in which λ is to be chosen such that
where v is the power component required for target tracking, and that the following steps a) to d) are carried out each time an elementary radar order is generated, both λ and the sum P of the actual transmission power components p _{i being} updated:

• a) calculation of a solution p _i 'of the equation of determination with the old λ; and simultaneously determining f '(p _i ') of the derivative of the right side of the determination equation at the point p _i ',
• b) Adjustment of the performance share in accordance with
  and generation of the corresponding elementary radar order,
• c) Update the total power P according to
  P _new = P _old - p _{i, old} + p _{i, new}
• d) Update of the parameter λ according to
  λ _new = λ _old - f '(p' _i ). (p _{i, new} - p ' _i ).