NO173299B - Indikasjonsenhet for seg bevegende maal - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en indikasjonsenhet for seg bevegende mål forsynt med en gruppe Doppler-filtre med n utgangskanaler A} (i = 0, 1, 2, ..., n-1), flere terskelkretser forbundet med utgangskanalene, en detekterings- og registreringsenhet forsynt med innretninger for å bestemme og registrere pr. azimutcelle, en parameter for graden av birefleks ved en azimutcelle og for å innstille terskelkretsene pr. azimutcelle på basis av den registrerte parameteren.

Ved et slikt kjent system blir utgangssignalet til filterkanalen 0, kanalen med Doppler-hastigheter rundt 0 Hz, anvendt for å beregne en parameter på størrelsen på bireflek-sen i en azimutcelle. Denne verdien blir i det påfølgende registrert i et lager. For å tilveiebringe en parameter for birefleksstørrelsen ved de øvrige filterkanalene, er en fast funksjonsmessig forbindelse antatt mellom på den ene siden graden av birefleks i utgangskanalen 0 og på den andre siden graden av birefleks i de øvrige kanalene. Det blir med andre ord antatt en fordeling av birefleks over de forskjellige kanalene. Dette betyr at en beregning gjøres av graden av birefleks ved f il terkanalene Aj (i = 1, 2, n-1). Det har blitt bevist at i praksis er birefleksundertrykkelsen ikke alltid effektiv. Det har blitt funnet at dette bevirkes av det faktum at birefleksfordelingen over forskjellige utgangskanaler A-^ er avhengig av den påtrufne biref leksen. Forskjellige typer bireflekser forekommer spesielt i tilfelle av søkeradar hvor radaren dekker forskjellige områder, f.eks. landbirefleks og sjøbirefleks. Forskjellige typer av birefleks forekommer også som resultat av forskjellige værforhold (anaprop).

Et eksempel på teknikkens stilling er beskrevet i "Skolnik, second edition, Introduction to Radar Systems", side 127-129, som er utgitt i 1980. Her er for nulldoppler-hastighets-filterutgangen anvendt en birefleksavbildning, som er fylt i løpet av suksessive avsøkninger med hjelp av et rekursivt filter forbundet med utgangen til dopplerfilternullen. For ikke-nulldoppler-hastighetsfilteret etableres terskler ved å summere detekterte utganger til signalene for respektive filtere i 16-avstandsceller. Ved midling blir påvirkningen av det mulige reelle målet på terskelverdien redusert.

GB-A 2 027 310 viser en forbedring av ovenfor nevnte løsning hvor det foretas reduksjon av effekten av reelle mål på terskelen ved dekorrelasjon av signalene ved forskjellige f i 11erutganger.

Løsningen ifølge ovenfor nevnte patentpublikasjon må ha beregningskraft. De reelle inventive trinnene er dekorrela-sj onstrekket og reduksjon av beregningskraften ved innføring av små delmatriser symmetrisk med den prinsipielle diagonalen til den kovariante matrisen.

Oppfinnelsen har til formål å løse ovennevnte problemer på basis av det faktum at utilfredsstillende birefleksunder-trykkelse bevirkes av en variabel fordeling av birefleksgraden over forskjellige utgangskanaler Aj idet de karakte-ristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselv-stendige kravene.

På grunn av at for k filterkanaler Aj med k > 2 blir ifølge oppfinnelsen birefleksgraden bestemt, er det mulig å tilveiebringe en bedre undertrykning av det seg endrende funksjonelle forholdet med hensyn til fordeling av birefleksgraden over forskjellige utgangskanaler. For å bestemme k parametere b-[ som tilhører k angjeldende f ilterkanaler A^ , kan en parallellkrets av k kjente birefleksanalyseenheter anvendes.

En spesiell utførelsesform av MTI-enheten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at k = n.

På grunn av at for hver filterkanal bestemmes mengden av birefleks pr. azimutcelle kan terskelkretsen tilhørende f ilterkanalen bli optimalt justert uten å anta et funk-sjonelt forhold som indikerer fordeling av birefleks over forskjellige filterkanaler.

En fordelaktig utførelsesform av MTI-enheten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at innretningen er egnet for å bestemme og registrere parameterne bj og t>i+2 basert på utgangssignalene og Ui+2 til utgangskanalene A-^ og A^+2, for å tilveiebringe terskelverdiene B^ og B^+2 basert på parameterne b-^ og t>±+ 2 og for å tilveiebringe terskelverdiene Bj^ ut fra parameterne b^ og b^+2 ved hjelp av interpolering.

Som følge av interpoleringen kan lagerkapasiteten til MTI-enheten bli begrenset til å tillate en billigere konstruksjon av MTI-enheten. Det har vist seg, at ved å anta en egnet valgt form for interpolering, blir ytelsen kun lett for-vrengt.

En spesielt effektiv MTI-enhet kan bli anvendt ved en radaranordning med p forskjellige p.r.f.'er, hvor nevnte innretninger er egnet forå bestemme og registrere parametrene pr. azimutcelle og pr. p.r.f., og for å innstille terskelkretsene pr. azimutcelle og anvendt pr. p.r.f.

Ved hjelp av den ovenforbeskrevne interpolasjonsmetoden kan imidlertid antall birefleksavbildninger bli redusert. Kombinasjonen av forskyvning på den ene siden og interpolasjon på den andre siden viser et kombinert resultat som tillater en spesielt effektiv birefleksundertrykning, mens multippel-tids-rundtliggende ekkoer kan bli undertrykt.

Oppfinnelsen skal i det påfølgende beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en første mulig utførelsesform av MTI-enheten

ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser en oppdeling av rekkevidden til en radaranordning i azimutceller. Fig. 3 viser en første utførelsesform av birefleksanalyseenheten på fig. 1. Fig. 4 viser en utførelsesform av log-modulusenheten som opererer på en tids-delt basis og birefleksanalyseenheten på fig. 1. Fig. 5 viser en billig utførelsesform av en MTI-enhet ifølge

oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en dopplerfiltergruppe 1 med 16 utgangskanaler Ai (i = 0, 1, 15) (n = 16).

Utgangssignalene til filtergruppen 1 ved denne utførelsesfor-men består av ekkosignaler fra en pulsdoppler-overvåknings-radar. Disse ekkosignalene har etter mottagelsen blitt omformet til en mellomfrekvens. Dopplerfrekensene til ekkosignalene omformet til mellomfrekvens analyseres ved en frekvens ved hjelp av dopplerfiltergruppen 1. I praksis er det mulig at ekkosignalene, før tilførselen til doppler-filteret, digitaliseres ved hjelp av en A/D-omformer som muliggjør anvendelse av en 16-punkts FFT for dopplerfiltergruppen. Dette utelukker imidlertid ikke anvendelsen av et analogt 16-punkts dopplerfilter. Filterkanalen Aq utgjør imidlertid et null-hastighetsfilter. Seksten utgangssignaler Ui (i = 0, 1, ..., 15) til dopplerfiltergruppen tilføres via linjene 2.i (i = 0, 1, ..., 15) hhv. til log-modulusenhetene 3.i (i = 0, 1, ..., 15). Det er også mulig å anvende enhetene

3.i for å generere moduluskvadrat eller modulus av inn-gangssignalet. Det dekkede området av søkeradaren er vist på fig. 2. Området har blitt delt i et antall azimutceller, av hvilke er azimutcellen 4.

For den angjeldende utførelsesformen antas det at pulsrepeti-sjonsfrekvensen til søkeradaranordningen i hviken MTI-enheten har blitt anvendt er 400 Hz, mens en fullstendig omdreining blir gjort på 6 sekunder. Radaranordningen genererer derfor 2400 sendepulser ved en omdreining. 16-punkts FFT-sveipen ble utført med en gjensidig overlapping av tolv radarsveiper, dvs. to påfølgende FFT-sveiper dekker en azimutvinkel som korresponderer med azimutvinkelen dekket av fire sendepulser. En azimutcelle dekker imidlertid 1,4° (en omdreining innbefatter 256 azimutceller), slik at en azimutcelle innbefatter to eller tre FFT-sveip).

For hver azimutcelle bestemmes frekvensspektrumet ved hjelp av dopplerfiltergruppen 1. Utgangssignalene ' (i = 0, 1,

..., 15) til log-modulusenhetene 3.i (i = 0, ...» 15) tilhører en azimutcelle og blir tilført via linjene 5. i og 6.i (i = 0, ..., 15) til en birefleksanalyseenhet 7. Birefleksanalyseenheten 7 bestemmer pr. celle for hver utgangskanal Aj en parameter b-^ (i = 0, 1, ..., 15) som representerer den maksimale graden av birefleks. Fig. 3 viser en mulig utførelsesform av birefleksanalyseenheten 7. Birefleksanalyseenheten består av 16 parallellforbundne og identiske maksimumsdektektorer 8.i (i = 0, ..., 15). En maksimumsdetektor 8.i er forsynt med en komparator 9.i og et register 10. i. Ved oppstartingen av hver azimutcelle blir registeret 10.i tilbakestilt med null. Signalet ' som tilhører azimutcellen tilføres komparatoren 9. i via linjen 6.i. Komparatoren 9.i mottar også parameteren b^, allerede lagret i registeret 10.i, via linjen 11.i. Dersom ' > b^, kopler komparatoren en bryterenhet 12.i til posisjonen I, som bevirker at b-^ blir overskrevet med verdien Ui ' . I tilfelle TJ' < bj, setter komparatoren 9. i bryter-enheten 12. i til posisjonen II, som bevirker at den opprin-nelige verdien for b-^ blir skrevet inn i registeret 10.i igjen. På denne måten blir maksimumsverdien for U'imax = b-^ valgt fra påfølgende signaler U-^ som tilhører påfølgende FFT sveip til en azimutcelle. De seksten parameterne b^ blir tilført til en filterenhet 14 via linjene 13.i (i = 0, ..., 15) for hver azimutcelle. For filterenheten kan det anvendes median, gjennomsnittlige eller topp(modulus)filtre. For gjennomsnittsfilter kan det anvendes lineærfilterkvalifise-ring, slik som lavpassfiltre, FIR-filtre eller rekursive filtre. Et toppfilter bestemmer den maksimale verdien til en frekvensfordeling. I dette tilfellet skal bruk av lavpass-filter bli ytterligere beskrevet. Lavpassenheten 14 er i denne konstruksjonen forsynt med seksten parallellforbundne og identiske lavpassfiltre 15. i (i = 0, ..., 15). De seksten utgangssignalene til lavpassenheten 14 lagres i et lager 18 via linjene 17. i (i = 0, ..., 15). Lavpassenheten 14 mottar også via linjene 16.i (i = 0, 1, ..., 15), parameterne b^ til en azimutcelle allerede lagret i lageret 18. Overføring av lavpassfilteret 15.i kan bli beskrevet som følgende:

I denne formelen er ^ig den gamle parameteren b^ tilveiebrakt i løpet av forutgående omdreining lagret i lageret og tilført via linjen 16.1, b^ er parameteren til en azimutcelle bestemt av birefleksanalyseenheten 7 og tilført via linjen 13.i, og bijj er parameteren tilført via linjen 17. i med hvilken parameteren ^ig er overskrevet i lageret.

Det er klart at det er mulig å erstatte på en tidsdelt basis birefleksanalyseenheten og log-modulusenhetene 3. i med en komparator 9.i, register 10.i og en log-modulusenhet 3. i (jfr. fig. 4). For dette formål er det anordnet to bryter-enheter 20 og 21 som sikrer at signalene bj (i = 0, ..., 15) blir behandlet og tilført ved suksessive antatte posisjoner 0 til 15. Graden av birefleks blir således opp til enhver celle. På denne måten blir en opptegning gjort som om det var 16 birefleksavbildninger for området dekket av søkerradaren: en avbildningsbirefleks for hver utgangskanal til doppler-filteret. Når søkeradaren dekker en azimutcelle av omgivel-sen, blir tilhørende parametere ^1q (heretter kalt b-^) lest fra lageret og tilført en terskelverdienhét 23 via linjene 22. i (i = 0, ..., 15). Terskelverdienheten 23 for hver parameter b^ genererer et ledsagende signal Bj (i = 0, ...,

15), som anvendes for å sette terskelnivået til seksten terskelkretser 24.i (i = 0, ..., 15) hhv. via linjene 25.i (i = 0, ..-, 15). Utgangssignalene U-^' fra log-modulusenheten 3.i tilføres terskelkretsen 24.i via linjene 5.i (i = 0, ..., 15). Dersom utgangssignalene A^ til en log-modulusenhet 3. i overskrider ledsagende terskelverdi B-^, blir dette signalet tilført for ytterligere behandling via tilhørende terskelkretser 24.i til linjene 26.i (i = 0, 15). På grunn av at for hvert utgangssignal ledsagende birefleksavbildning blir opptegnet i lageret, blir optiske birefleks-undertrykkelse realisert.

En spesielt billig utførelsesform er vist på fig. 5. Ved denne utførelsesformen blir kun åtte utgangssignaler ' til log-modulusenhetene 3.i (i = 0, 2, 4, ..., 14) tilført birefleksanalyseenheten 7. Åtte birefleksavbildninger blir derfor lagret i lageret, som tilhører utgangssignalene til log-modulusenhetene 3.i (i = 0, 2, 4, ..., 14). Når radaranordningen dekker en azimutcelle på fig. 2, blir åtte tilhørende parametere b-^ (i = 0, 2, 4, 14) tilført terskelverdienheten 23 via linjene 22.i (i = 0, 2, 4 14). Terskelverdienheten 23 genererer åtte terskelverdi-signaler B^ (i = 0, 2, 4, ..., 14) fra parameterne b^ (i = 0, 2, 4 14).

Terskelverdiene B^ (i = 1, 3, ..., 15) tilveiebringes ved interpolasjon. For dette formålet blir terskelverdienheten 23 forsynt med innretning for utførelse av følgende beregning:

hvor i = 0, 2, 14, hvor b-j^ = hg.

Fra verdiene b-[ (i = 1, 3, .... 15) tilveiebrakt ved interpolasjon, genererer terskelverdienheten 23 terskelverdi-signaler Bj (i = 1, 3, ..., 15), som tilføres terskelkretsene 24.i (i = 1, 3, ..., 15) via linjene 25.i (i = 1, 3, ..., 15) henholdsvis.

MTI-enheten forsynes med en taktgenerator 27 for å generere signaler S for å styre MTI-enheten i tid.

Det skal bemerkes at ifølge foreliggende oppfinnelse kan andre interpolasjonsmetoder anvendes. Det er også mulig å redusere ytterligere antall birefleksavbildninger. Det er således blitt vist at en spesielt effektiv birefleksunder-trykkelse er kun tilveiebrakt dersom birefleksavbildningene blir kompilert for utgangskanalene Aj (i = 0, 2, 4, 8, 12, 14). For utgangskanalene Aj (i = 6, 7, 9, 10) bruker terskeienheten birefleksavbildningen som tilhører utgangskanalen Ag, mens det for de andre kanalene A^ (i = 1, 3, 5, 11, 13, 15) anvendes ovenforbeskrevne interpolasjon mellom to naboutgangskanaler.

Dersom radaranordningene ved hvilke ovenforbeskrevne MTI-enhet anvendes, anvender en parallellforskjøvet pulsrepeti-sjonsfrekvens (to eller flere p.r.f.'er) er det mulig å opptegne et sett med birefleksavbildninger som beskrevet ovenfor for pulsrepetisjonsfrekvensene. Antall birefleksavbildninger vil så dobles i tilfelle av parallellforskyvning ved bruk av to p.r.f.'er. Parallellforskyvning er viktig for undertrykkelse av multitidsrundtliggende ekkoer på grunn av at de tar opp forskjellige posisjoner for forskjellige p.r.f.'er. Dersom det for parallellforskyvningen anvendes p forskjellige p.r.f.'er, vil antall birefleksavbildninger bli øket med en faktor p.

Ved hjelp av ovenforbeskrevne interpolasjonsmetode kan antall birefleksavbildninger imidlertid bli redusert igjen. Kombinasjonen av parallellforskyvning på den ene siden og interpolasjon på den andre siden har det kombinerende resulatet, at det tillater en spesielt effektiv birefleks-undertrykkelse mens den undertrykker multippel-tids-rundtliggende ekkoer.

Claims (9)

1. Indikasjonsenhet for seg bevegende mål forsynt med en doppler-filtergruppe med n utgangskanaler A-[ (i = 0, 1, 2, ..., n-1), med n terskelkretser forbundet dermed, og bestemmelse- og registreringsinnretninger for innstilling av terskelkretsen til hver utgangskanal pr. azimutcelle på basis av mottatte ekkosignaler, karakterisert ved at bestemmelses- og registreringsinnretningene innbefatter k biref leksavbildninger, hvor 2 < k < n, for registrering pr. azimutcelle med k birefleksrepresenterende parametere, og bestemmelsesinnretning for kombinert behandling av k parametere for å tilveiebringe de n terskelverdiene for terskelkretsene.

2. Enhet ifølge krav 1,karakterisert ved at k = n.

3. Enhet ifølge krav 1, karakterisert ved at bestemmelsesinnretningene er egnet for å utføre en interpolasjon av kombinert behandling av k parametere for å tilveiebringe n terskelverdier.

4. Enhet ifølge krav 3, karakterisert ved at bestemmelses- og registreringsinnretningene er egnet for å bestemme og registrere parameterne bj og t>±+ 2 basert på utgangssignalene og U^+2 til utgangskanalene A^ og A-^+2» for å tilveiebringe terskelverdiene B^ og B^+2 basert på parameterne b^ og t>i+ 2> og for å tilveiebringene terskelverdiene Bj[ fra parameterne b^ og b^+2 ved hjelp av inter-polasj on.

5 . Enhet ifølge krav 4, karakterisert ved at bestemmelsesinnretningene er egnet for å beregne b-^ (i = 0, 2, n-2) ifølge ligningen:

6. Enhet ifølge ett av de ovennevnte krav, karakterisert ved at bestemmelses- og registreringsinnretningene er forsynt med en filterenhet for å kombinere behandlingen av parameter b^ allerede lagret i birefleksavbildningene og en nylig bestemt parameter U-^ for å tilveiebringe en ny parameter b-^ med hvilken den gamle parameteren b^ er overskrevet.

7. Radaranordning med p forskjellige p.r.f.'er innbefattende indikasjonsenhet for seg bevegende mål ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at bestemmelses- og registreringsinnretningene er egnet for å bestemme og registrere pr. azimutcelle og pr. p.r.f. og for å innstille terskelkretsene pr. azimutcelle og anvendt pr. p.r.f.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at k = p.n.

9. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at 2 < k < p.n.