DE1616267C - Datenverarbeitendes Gerat zur Ver arbeitung von Radarvideosignale charakte nsierenden Binarzahlen - Google Patents

Description

reich, weil äußerst komplizierte Schaltungsanordnunnungen und sehr große Datenspeicher benötigt wurden.

Ein datenverarbeitendes Gerät der eingangs angegebenen Art ist aus der britischen Patentschrift 1 058 667 bekannt; jedoch ist dieses Gerät nur dazu in der Lage, die Länge der Ziele in der Entfernung, also die Dauer der Videosignale, zu bestimmen und diejenigen Videosignale auszuscheiden, deren Dauer zu groß ist, als daß sie noch von einem interessierenden Ziel stammen könnten. Nicht ausgeschieden wer-. den können dagegen alle diejenigen Videosignale, die eine kurze Dauer haben, wie es für viele Störsignale charakteristisch ist, beispielsweise durch Rauschen hervorgerufene Störsignale. Die Quantisierung der Videosignale erfolgt bei der bekannten Vorrichtung nur in Form einer einfachen Ja-Nein-Entscheidung an Hand eines Schwellenwertes. Zwar ist in der genannten britischen Patentschrift erwähnt, daß auch zwei Signale mit verschiedenen Schwellenwerten benutzt werden können, jedoch ist nicht angegeben, in welcher Weise eine solche Verwendung erfolgen soll und welche Vorteile die Anwendung solcher Signale bringen könnte.

Weiterhin ist es aus der USA.-Patentschrift 3 359 556 bekannt, daß eine Quantisierung von Videosignalen in mehrstellige Binärzahlen möglich ist. 'Schließlich ist es aus der französischen Patentschrift 1 372 503 bekannt, daß der Informationsfluß bei Radaranlagen mit Hilfe von Matrizenspeichern gespeichert werden kann, wobei jeweils eine Speicherebene die Videosignale einer" Entfernungsabtastung aufnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Videokorrelator und -detektor zu schaffen, der zur automatischen Zielfeststellung zur Realzeit auf der Basis der Energie geeignet ist, die von einer Vielzahl benachbarter Entfernungsabtastungen durch das Radargerät empfangen wird, der die Anzahl der weiterzuverarbeitenden Videosignale durch Beschränkung auf diejenigen Videosignale, die von tatsächlich interessierenden Zielen stammen, herabsetzt und der sich durch einen sehr einfachen Aufbau auszeichnet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die Quantisierung in «-stellige . Binärzahlen . erfolgt und die Speicherplätze des Speichers für Wörter mit einer Kapazität von kn Bits eingerichtet sind,'daß das Wort in jedem Speicherplatz, der einem bestimmten Entfernungsintervall in einer bestimmten Elevation zugeordnet ist, die Binärzahlen für die Amplituden der Videosignale in diesem Entfernurigsintervall aus dieser und benachbarten Elevationsstellungen sowie aus mindestens zwei aufeinanderfolgenden Azimutstellungen Umfaßt und daß die logischen Schaltungsanordnungen das in einem -Speicherplatz enthaltene Wort mit der Binärzahl, die dem in dem entsprechenden Entfernungsintervall und der entsprechenden Elevation empfangenen Videosignal entspricht, vergleichen und nur dann ein für eine Zielfeststellung charakteristisches Signal liefern, wenn zwischen der Binärzahl für das gerade empfangene Videosignal und dem gespeicherten Wort eine von mehreren für die Ämplitudenverteilung der Videosignale charakteristischen vorgegebenen Beziehungen besteht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Speicher vorgesehen, die so organisiert sind, daß sie ein Feststellungssystem mit einem beweglichen Fenster bilden. Es sei angenommen, daß der Korrelator als Teil eines Radarsystems mit bleistiftförmigem Strahlungsbündel arbeitet, das bei seiner Abtastbewegung im Azimut eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Entfernungsabtastungen unter verschiedener Elevation ausführt. Bei einem solchen Radarsystem führt das bewegliche Fenster des Körrelators eine Bewegung in der Entfernung, im Azimut und der Elevation aus, die in der Realzeit zum' eintreffenden Radarvideo synchron ; ist' ,Während jedes Intervalls einer Entfernungsabtastung, das ein Entfernungsbin darstellt, aus dem Energie empfangen und quantisiert wird, wird zur Realzeit vom Video-;.

korrelator die quantisierte Information von gleichartigen Entfernungsbins aus vorhergehenden Entfernungsabtastungen geliefert. Demnach liegt das ein-• treffende quantisierte Video in zeitlicher Koinzidenz mit dem Video vor, das von dem Videokorrelator aus dem beweglichen Fenster zur Verfügung gestellt wird. Das verfügbare quantisierte Video wird dann innerhalb des automatischen ,Detektors korreliert, der einen Teil des erfindungsgemäßen Systems bildet. Der Detektor liefert eine Anzeige für die Feststellung eines Zieles nur dann, wenn das quantisierte Video in einer vorgewählten Kombination der Entfernungsbins, die das bewegliche Fenster bilden, eine bestimmte Größe hat, wie es später im einzelnen erläutert wird. Andernfalls wird ein Signal erzeugt, das das Fehlen eines Zieles anzeigt. .· \

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt : ...--.'

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild zur.Veranschaulichung des Zusammenhanges zwischen der vorliegenden Erfindung und anderen Schaltungsteilen einer Radaranlage, ..

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Suchfenster-Systems, ■ ■ .

Fig. 3 ein Diagramm verschiedener Art von zulässigen Treffermustern,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des automatischen De-

'45 tektors und Videokorrelators nach der Erfindung, .

F i g. 5 ein detailliertes Blockschaltbild eines Teiles der Schaltung nach Fi g. 4 und .

Fig. 6 und 7 detaillierte · Schaltbilder des in F i g. 4 dargestellten automatischen Detektors. :\

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines speziellen Ausführungsbeispieles beschrieben, das nur zum Zweck der Erläuterung'behandelt wird und bezüglich den Lehren der Erfindung ; keinerlei: beschränkenden Charakter hat. · :. - t- νΓ > ^;

Wie aus dem vereinfachten Blockschaltbild nach Fig. 1 ersichtlich, ist der .erfindungsgemäße -Video-Korrelator und Detektor 10 mit einem Rädarempfanger 12 unter Zwischenschaltung eines Video-Quantrsators 14 verbunden. Alle diese Bauteile bilden einen Teil des Radarempfängers, der zum Empfang von Video-Echosignalen ausgebildet ist, die von "Signalen zur Entfernungsabtastung herstammen^ 'die im Azimut und in der Elevation ausgesandt werden, um das Vorliegen von Radarzielen festzustellen. Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß in der Elevation nacheinander zehn Entfernungsabtastungen erfolgen, die mit der geringsten Elevation beginnen, während das Radargerät im Azimut abtastet, und daß

sich der Zyklus fortlaufend wiederholt. Es sei weiterhin angenommen, daß jede Entfernungsabtastung des Radargerätes vierhundert Entfernungsbins enthält, von denen jedes das Video-Echosignal aus einem anderen Entfernungsintervall längs der Entfernungsabtastung darstellt. So kann beispielsweise ein Entfernungsbin die Dauer von 3,09 μβ aufweisen, was etwa der Dauer des Radar-Sendeimpulses gleich sein kann und etwa 450 Radarmetern entspricht, so daß sich jede Entfernungsabtastung über etwa 185 km (100 Seemeilen) erstreckt. ■-■:·;·■■:/:

Das Strahlungsdiagramm einer Radaranlage, die in der Elevation aufeinanderfolgend Signale, für die Entfernungsabtastung aussendet, ist in Fig. 2 dargestellt. In dem Diagramm nach Fig- 2 stejlen die Pfeile 15, Ϊ6 und 17 die Abtastrichtung in der Elevation, dem Azimut und der Entfernung dar. Die Spalten Z₄ bis Z₀ stellen aufeinanderfolgende Azimut-Abtaststellungen dar, wogegen die Zeilen is₀ bis E_x verschiedene Eievations-Stellungen für jede Azimutstellung darstellen. Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß in der Elevation nacheinander zehn Entfernungsabtastungen ausgeführt werden, die in jeder Azirnutsteljung mit der geringsten Elevation beginnen. ' . · as

Wie bereits erwähnt, ist die abgestastete Entfernung in vierhundert Entfernungsintervalle unterteilt, und es hat jedes einem Entfernungsintervall zugeordnete 'Ejntfernungsbin etwa die Dauer eines Radarr Sendeimpulses. Das vom Radarempfänger 12 für jedes Entfernungsbin gelieferte Videosignal wird im Video-Quantisator 14 quantisiert und in einen drei Bitstellen umfassenden Amplitudencode umgesetzt, der dann dem Videokorrelator und Detektor 10 zugeführt wird. Ein typischer Code, der zur Bezeichnung der verschiedenen .'Amplituden des Video-Echor signals, das allgemein mit χ bezeichnet ist, in bezug auf einen Schwellenwert oder ein ,Grundniyeau dient, ist in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

Dreistelliger
Binärcode

Videpainplitude in bezug auf
einen Schweljenwert

45

OQO *< 3db

0 0 1 3db<x<j 6db

0 10 j iSdbg· *< 9db
Q 11

ϊ Ο Q

.- · i ρ ί

1 1 .0

Wie aus der Tabelle ersjchtüch, wird das empfangene Videosignale, wenn ,es weniger als 3 db über dem Schwellenwert liegt, mit einem dreistelligen Code bezeichnet, der die Zahl Q darsteJ.U> wie es iri Zeile ί der Tabelle angegefii.eⁿ ist." Solch eine Za]Ji Wird im folgenden ajs .Cqdetreffer P bezeichnet. Wenn andererseits das^Videosignal χ 39 db qdej mehr üb,ef stellen aufweisende Trefferzahl umzuwandeln, die dem Videokorrelator und Detektor 10 zugeführt wird. Wie oben angegeben, ist die vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung für Radaranlagen mit einem bleistiftförrnigen Strahlenbündel, für die festgestellt worden ist, daß eine Zielfeststellung durch eine Integration oder Korrelation der Zielenergie oder der Video-Echosignale, die in Entfernungsbins benachbarter Entfernungsabtastungen liegen, die alle dem gleichen Entfernungsinteryall zugeordnet sind, bedeutend verbessert werden kann. So kann beispielsweise die Feststellung eines Zieles im Entfer nungsbinBl (Fig. 2), das einem ausgewählten Entfernungsintervall R_x in der Azimutstellung Z₂ und der Elevation E_B zugeordnet ist, nicht nur eine Funktion des in diesem Entfernungsbin empfangenen quantisierten Videosignals sein, sondern auch eine Funktion der Signale in benachbarten Entfernungsbins, die alle dem gleichen Entfernungsintervall 7?_Λ. zugeordnet sind. Es wurde festgestellt, daß die Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins des Zieles in einem solchen Entfernungsintervall auch bei Vorhandensein von Rauschen und äußeren Interferenzen bedeutend erhöht ist, wenn gewisse Grundmuster in benachbarten Entfernungsbins vorliegen, die dem gleichen Entfernungsintervall zugeordnet sind. Nachstehend sind drei solcher Grundmuster aufgeführt:

1. Zwei Treffer, die in benachbarten Azimut- oder Elevationsstelrungen wenigstens 9 db über einem gegebenen Schwellenwert liegen,

2. drei Treffer, die wenigstens 9, 6 und 3 db über dem Schwellenwert liegen, und

3. vier Treffer, von denen drei wenigstens 6 db und einer wenigstens 3 db über dem Schwellenwert liegen. . " " ' .'.'

So gilt ,beispielsweise für den Grundmustertyp 1 ein ^iej im Entfernungsbin B 2 festgestellt, -wenn das quantisierte Videosignal dieses Entferniingsbins wenigstens die Binärzahl 3 oder einen Codetreffer 3 darr stellt und dadurph anzeigt, daß das yidfto-Echqsignal wenigstens 9ijb über dem Schwellenwert lag, und wenn in gleicher Weise das quantisiertg Video im Entfernungsbin Bl oder A. 2 .' ebenfaljs. ein Gpde_r treffer 3 ist und d^mit aussagt, daß das Vitieq-Echqsignal eines dieser beiden ebenfalls ein Videosignai enthaltenden Entfernungsbins ebenfalls 9 db i|ber( derri Schwellenwert liegt. Andererseits mug für ein Treffermustef vom Typ 2 das Video in j^2 ein ßqdetreiier 3 siejn_? alsq Wenigstens 9 db über deirj Schwellenwert Hegen,'" während die anderen beiden. Treffer ein Cqdeireffer 2 "^werngstem''|idq)'un^ ein gq|e- · ifreffer 1 (wejiigstens* 3 4b) "sejn können, die inEntr ferungsbins d^ leichn Elati öd d lih

dem Sch^eileriwerj; liegtj wif ^yJ^^
lind autqmatischen Detektor Ii) yqn dem ijuantisätor 14 eine Binärzahj 7.qper ein gqdetreffer j'zugeführt. Andere reiative Amp}.i,i^u^en lies VideorjEchösignals in bezug auf den Schvpejlenwert sinjd durch die Biriärzahlen J Jbis $ bezeichnet, wie es die Tabelle zelg^. Es ist die Funktion des yideoquantisatqrs 14, die in jedem Entfernungsbin einer ^;E_njf_ernungsabtasturig empfangenen yideq-Echosignaie in eine drei Bitfernungsbins d^r gleichen Eleyation öder des gleichen Azimuts auftreten müssen, wie es jn der zweiten, dritten un| vierten 'Zeile der Fig. 3 .yeraqscjiaujjchl ist. Bei dem 'Treffermuster yonj Typ 3 rnüss.en yiqr Treffer rnit ,einer r,elajtjyen ^iri^estarnpl|tud[e in b_Aenacjibarten Önitfernungsbiiis errip^ WS?"

jQ yerschiedenen zulässigen Trefferrnus|er für jeden der jclreT grundlegenden i^fustertypen für £ί$ ^dfeststeliung sind'ln FigT3 yejanlschäuncht!

in jeäfin zulässigen Treffermuster angegeheneri Zifferji Ϊ,' 2 und |' bezeiphnen den^ GqdetrefferIJ "den Cqdetreffer 2 und Ken'Cqdetreffer"3'.' In der Zeile!, in der die Treffermuster dies Typs J dargesteHt sind, sjnd das dritte und das vierte Treffermuster nur ge-

strichelt angedeutet, weil diese Muster in der folgen- vierhundert Entfernungsintervalle, in die jede Entden Elevationsstellung bzw. der ■. vorhergehenden fernungsabtastung unterteilt ist. Der letzte dreistel-Azimutstellung zur Feststellung eines Zieles benutzt lige Treffercode für das Entfernungsbin des eintrefwerden. ·.-.,-. .·....: ■■■' ■.— .-'-- -.. ■-V-. ·. fenden Videos wird unmittelbar über ein Eingabe-

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß nur 5 register 32 zugeführt, das mit dem Videöquantisator dann in einem beliebigen Entfernungsbin ein Ziel als 14 (Fig. 1) verbunden ist, um zur Realzeit den dreifestgestellt gelten kann, wenn quantisierte Video- stelligen Treffercode zu empfangen,, deridas-gegensignale auch in anderen der acht benachbarten Bins wältige Video-Echosignal charakterisiert.; vorliegen, die das spezielle Entfernungsbin umgeben. :i Die Adressierung des Speichers 30 wird von einem Dies bedeutet, daß quantisierte Daten in einer/drei- ίο Zähler 34 für die Entfernungsabtastüng gesteuert, reihigen und dreispaltigen Entfemungsbinmatrix der,bei jedem Radarimpuls von 0 bis-399 zählt. Ingleichzeitig vorliegen müssen, um auf das Vorliegen folgedessen wird jedes der vierhundert .Wörter im eines Zieles schließen zu können. So kann beispiels- : Speicher 30 während einer Entfernungsabtastung weise in dem Diagramm nach Fig. 2 das Vorliegen ^?" adressiert." Andererseits'■■ wird das Adressieren des eines Zieles im Entfernungsbin S 2 nur dann festge- 15 Hauptspeichers 25 von einem Zähler 35für die Ele-· stellt werden, nachdem das quantisierte Video des vationsabtastung gesteuert, der von 0 bis 9 zählt und Entfernungsbins Cl, im letzten Entfernungsbin in der:; dessen Ausgangssignal einem Addierer 36 zugeführt von der Linie 20 umgebenen Matrix,; empfangen wor- :. wird, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des den ist. Die Linie 20 kann als Fenster betrachtet Zählers 34 verbunden ist·. Der Zähler 35 wird bei werden, das 9 Entfernungsbins umgibt, von denen 20 jedem Rückstellimpuls für die Elevationsabtastung jedes einen Code enthält, der ein quantisiertes Video ' angesteuert. Der Addierer 36 addiert die Ausgangsdarstellt, das aus dem zugeordneten Entfernungsbe- signale der Zähler 34 und 35, so daß in jeder Azireich empfangen worden ist. mütstellung jedes der viertausend Wörter im Speicher

Es sei darauf hingewiesen, daß alle neunEntfer- 25 adressiert wird. ..

nungsbins, die in Fig. 2 dargestellt und von der 25 Mit dem Speicher 25 ist.ein Leseregister 25α verLinie 20 umgeben sind, alle aus der gleichen Ent- bunden, dessen Ausgangssignal mittels einer Logik fexnung/?_v stammen, aber jedes Entfernungsbin die 25b auf ein Schreibregister. 25c übertragen werden Vicfeo-Echosignale aus dieser Entfernung speichert, kann. Das Schreibregister ist seinerseits mit dem die während einer anderen Entfernungsabtastung Hauptspeicher 25 verbunden, um dem Hauptspeicher empfangen worden sind. Es ist die Hauptaufgabe 30 in noch zu beschreibender Weise Daten zuzuführen, des Videokorrelators und automatischen Detektors In ähnlicher Weise ist der Speicher 30 mit einem nach der Erfindung, zur Realzeit das quantisierte Leseregister 30a verbunden, der über eine Logik 30b Video aller neun Entfernungsbins als dreistelligen zur Codeübertragung mit einem Schreibregister 30 c Binär-Amplitudencode zu liefern und außerdem au- ' verbunden ist, dessen Ausgang wiederum mit dem tomatisch die neun dreistelligen Treffercodes ent- 35 Speicher 30 "in Verbindung steht. Weiterhin ist die sprechend den drei Typen der oben beschriebenen Logik 30 & zur Übertragung der dreistelligen Treffer-Zielfeststellungs-Grundmuster zu korrelieren, um codes mit der Logik 25 b verbunden; und es sind festzustellen, ob ein Ziel in dem Entfernungsinter- beide zur Codeübertragung dienenden Logiken 25 & VdMR_x, das von dem Entfernungsbin in der Mitte und 30 b an das Eingaberegister 32 angeschlossen, der dreizeiligen und dreispaltigen Matrix dargestellt 40 so daß sie dessen Ausgangssignale erhalten, wird, als festgestellt gelten kann. Zur vollständigen Erläuterung der Arbeitsweise

Bevor zur Beschreibung des Videokorrelators und , und des Aufbaues des neuen Videokorrelators und automatischen Detektors nach der Erfindung fortge- -detektors nach der Erfindung wird erneut auf F i g. 5 schritten wird, sei daran erinnert, daß jede Entfer- und 6 Bezug genommen. Wie aus den Fig. 5 und 6 nungsabtastung in vierhundert Entfernungsbins ün- 45 ersichtlich, umfaßt das mit dem Hauptspeicher 25 terteilt wird. Weiterhin werden in jeder Azimutstel- verbundene Leseregister 25a sechs dreistellige Blöcke lung zehn in der Elevation aufeinanderfolgende Ent- 41 bis 46, während das mit dem Elevationsspeicher fernungsabtastungen vorgenommen. Infolgedessen 30 verbundene Leseregister 30a zwei dreistellige sind Video-Echosignale aus jeder Azimutstellung in Blöcke 48 und 49 umfaßt. Die drei Bits eines jeden viertausend Entfernungsbins gespeichert. ^; 50 Blockes sind mit r, s und t bezeichnet, und zwar

Es wird nunmehr auf Fig. 4 Bezug genommen, stellt rdas erststellige und t das letztstellige Bit dar. die ein detailliertes Blockschaltbild des in der An- Wenn im Betrieb vom-Videöquantisator 14

Ordnung nach Fig. 1 vorgesehenen Videokorrelators (Fig. 1) dem Eingaberegister32 das quantisierte Vi- und automatischen Detektors 10 zeigt. Der den Vi- deo zugeführt wird, das:für das Video-Echosignal deokorrelator bildende Teil umfaßt^; einen Haupt- 55 im Entfernungsbin Cl in der Azimütstelhing Z₁ und speicher 25, der für das hier verwendete Beispiel der Elevation Eq im ausgewählten Entfernungsintereine Speicherkapazität von viertausend Wörtern zu vail R_x charakteristisch ist, führt der Hauptspeicher je achtzehn Bits haben soll. Der Korrelator enthält 25 dem Leseregister 25 a die dreisteiligeh Code zu, weiterhin einen Elevationsspeicher 30, der eine Spei- die dem quantisierten Video in den entsprechenden cherkapazität von vierhundert Wörtern zu je sechs 60 Entfernungsbins in den vorher abgetasteten Azimut-Bits aufweist. Grundsätzlich enthält der Hauptspei- Stellungen Z₂' und Z₃ in der gleichen Elevation E_c eher für jedes der viertausend Entfernungsbits, die sowie in den beiden niederigeren Elevatiohsabtastunwährend einer Azimutstellung erzeugt werden, ein gen E_B und E_A darstellen. Wenn demnach der dreiachtzehn Bit umfassendes Wort, in dem die dreistel- stellige Code von Cl an das Eingaberegister 32 geligen Treffercode der sechs von neun Entfernungs- 65 liefert wird, werden die dreistelligen Codes der Entbins, die zur Zielermittlung erforderlich sind, gespei- fernungsbins A3, A2, B3, B2, C 3 und C2den chert sind. Andererseits enthält der Elevatibnsspei- Blöcken 41 bis 46 des Leseregisters 25 α zugeführt und eher 30 ein sechsstelliges Wort für jedes der darin gespeichert.

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Zur gleichen Zeit überträgt der Elevationsspeicher beispielsweise festzustellen, ob ein Treffermuster vom 30 auf das Leseregister 30 a die dreistelligen Codes, . Typ 1 vorliegt, werden die Gatterausgänge A 2₃ und die das quantisierte Video in Entfernungsbins der Bl₃ einem ODER-Gatter 81 zugeführt, dessen Ausgleichen Azimutstellung Z₁ von Cl darstellen, jedoch gang mit einem Eingang eines UND-Gatters 82 verbei niederen Elevationsabtastungen, nämlich bei E₀ 5 bunden ist, dessen anderer Eingang mit dem Aus- und £ |. Dies bedeutet, daß der dreistellige Code des ; gang B2₃ verbunden ist. Nur wenn das vorüberge-Entfcrnungsbins B1 in den Block 48 und der drei- hend im Block 44 gespeicherte Entfernüngsbin B 2 stellige Code des Entfernungsbins A1 in den Block einen Treffercode 3 enthält und auch einer der Ent-

49 des Leseregisters 30 a übertragen werden. Infolge- -v fernungsbins A 2₃ oder BI₃, die vorübergehend in dessen sind die dreistelligen Codes aller neun Entfer- io den Blöcken 42 und 48 gespeichert sind, einen Teffernungsbins, die das Fenster bilden, das von der Linie code 3 enthalten, ist der Ausgang Dl des UND-20 in Fig. 2 begrenzt wird, gleichzeitig in dem,Au- Gatters 82 wahr und zeigt dadurch an, daß eines der genblick verfügbar, in dem der das Videosignal des ,beiden zulässigen Muster des Typs 1 in der Entfer-' Entfernungsbins Cl darstellende Code zur Realzeit ■^/■hungsbinmatrix^orliegt^A'^-^^viui^.o;^.·.:«,;;·^.
eintrifft. ^ ^; ." ■••■•\v^-='^;'---^:-TV«v:^4'^Kl'\''7^?:vii:-'';i5''^Öb;;eines: der Muster/vom Typ 2 Vorliegt, wird

Um festzustellen, ob ein beliebiges der zulässigen V durch die ODER-Gatter 83 bis 87 und die UND-

Treffermuster, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, Gatter 88 bis 92bestimmt. Das 'Ausgangssignal D-2

durcheine Kombination der; neun Entfernungsbins des Gatters 92 ist nur dann währ, Wenn ein Muster

gegeben ist, werden die Ausgangssignale der Blöcke vom Typ 2 vorliegt. Wenn beispielsweise das erste

41 bis 46 des Leseregisters¹ 2Sa, des Eingaberegisters 20 Muster vom Typ 2 vorhanden ist, das in Fig. 3 in

32 und der Blöcke 48 und 49 des Leseregisters 30a -Reihe 2 Spalte 1 eingetragen ist, ist im Entfernungs-

einem automatischen Detektor 50 (Fig. 4) zugeführt, bin B2 ein Treffercode 3 gespeichert, so daß dem

der von einer Vielzahl von Gattern gebildet wird, UND-Gatter 92 ein Wahr-Eingangssignal zugeführt

wie sie in den F i g. 6 und 7 dargestellt sind, auf die wird. Weiterhin ist das ODER-Gatter 83 erregt, weil

jetzt Bezug genommen wird. : . · 25 sein Eingangssignal C2_? wahr ist und weil zur glei-

Kurz gesagt, .sind jedem Block der Register 25«, chen Zeit auch das andere Eingangssignal B3., des 32 und 30 α vier Gatter zugeordnet, die mit den Aus- : UND-Gatters 88 wahr ist, weil im Entfernungsbin B2> gangen»/5. s und /des Blockes verbunden sind, um ein Treffercode 2 gespeichert ist, ist auch das Ausdrei Ausgangssignale zu erzeugen,- die eine Funktion gangssignal des UND-Gatters 88 wahr. Auf diese des dreistelligen Codes in dem speziellen Block sind. 30 Weise wird das ODER-Gatter 87 befähigt, dem

50 ist beispielsweise in Fig. 6 der Block41 mit den UND-Gatter 92 ein Wahr-Eingangssignal zu liefern. ODER-Gattern 61,. 62 und 63 sowie einem UND- Infolgedessen sind beide Eingänge des UND-Gatters Gatter 64 verbunden. Das Gatter 61 spricht auf die 92 wahr, so daß dieses Gatter ein Wahr-Ausgangsdrei Ausgänge des Blockes 41 an, während das Gat- , signal D 2 liefern kann. '■■■'..:.■■-.";. :<■, .; ;
ter62 mit den Ausgängen r und s verbunden ist, die 35 : _: Ob ein Treffermuster vom Typ 3 vorliegt, wird das höchststellige und das mittlere Bit darstellen. automatisch von den UND-Gattern 101 bis 106 und Das Gatter 63 ist unmittelbar mit dem Ausgang/· des dem ODER-Gatter 107 bestimmt. Das Ausgangssi-Blockes 41 und dem Ausgang des UND-Gatters 64 _: gnal D 3 des UND-Gatters 106 ist nur dann wahr, verbunden, dessen beide Eingänge mit den Ausgän- wenn in den Entfernungsbins B2 und Bl wenigstens gen j und t des Blockes 41 verbunden sind. Die Aus- 40 die Treffercodes 2 vorliegen und zwei andere benachgänge der Gatter 61, 62 und 63 sind mit AS₁ bzw. barte Entfernungsbins wenigstens einen Treffercode 1 A 3., und A 3₃ bezeichnet. , ; ,: und einen Treffercode 2 speichern. Die Ausgänge

Wenn man sich die oben wiedergegebene Tabelle ..-'Dl,-D2 und D3 der UND-Gatter82, 92 und 106

ins Gedächtnis zurückruft, wird erkennbar, daß das sind mit den drei Eingängen eines ODER-Gatters

Ausgangssignal A 3j wahr ist, wenn im Block 41 we- 45 110 verbunden, dessen Ausgangssignal D_x einem Ge-

nigstens der Treffercode 1 gespeichert ist. Das Aus- rätzür Zieldarstellung zugeführt wird. D_x ist nur

gangssignal A 3., ist wahr, wenn der im Block 41 ge- dann wahr, wenn in der ausgewählten Kombination

speicherte Treffercode wenigstens zwei ist und da- der neun Entfernungsbins, die das Fenster bilden,

durch anzeigt, daß das Video-Echosignal· wenigstens eines der zulässigen Treffermuster vorliegt.;

6db über dem Schwellenwert liegt. Endlich ist das 50 Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß ge-

Ausgangssignal A 3₃ wahr, wenn der dreistellige Code maß den Lehren der Erfindung durch die Bereitstel-

im Block 41 wenigstens ein Treffercode drei ist, der lung zeitlich zusammenfallender dreistelliger Codes,

auftritt, wenn das Video-Echosignal wenigstens 9 db die in jedem der neun das Fenster bildenden'-'Ent-

über dem Schwell wert liegt. , >; :.,^ -\ \f- ;>■■:■■■" ^ fernungsbins gespeichert sind,, die in_: dem automa-

An jeden der anderen Blöcke ist eine gleiche Gat- 55 tischen Detektor 50 enthaltene logische Schaltung in

;erkombination angeschlossen. -Zur Vereinfachung der Lage ist,:automatisch festzustellen, ob eines der

sind in Fig. 6 nur die Gatteranordriungen darge- zulässigen Treffermuster vorliegt, um ein WahrTAus-

stellt, die mit den Blöcken 41 und 49 verbundon sind. gangssignal zu erzeugen, wenn ein solches Muster

Die mit dem Block 49 verbundenen Gatter sind mit festgestellt wird. .Demnach wird die Energiej die in

71, 72, 73 und 74 bezeichnet. ': S>;)ΐ i 60 einer yielzahl benachbarter Entfernungsbins wäh-

Die Ausgangssignale der mit jedem-der .Blöcke rend verschiedener Entfernungsabtastungen aus dem

verbundenen Gatter werden der in F i g. 7 darge- gleichen Entfernungsintervall R_x empfangen wird, Jnstellten Gatteranordnung zugeführt.-Diese Gatteran- , tegriert, ürri die^Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, mit

>rdnung führt die logische Entscheidung aus, die der ein Ziel festgestellt werden kann. ^: V

jrforderlich ist, um zu bestimmen, ob eines der zu- 65 Außer einer automatischen Zielfeststellung ermög-

iässigen Treffermuster in der dreireihigen und drei- licht der erfindungsgemäßc Videokorrelator eine

>paltigen Entfcrnungsbinmatrix vorhanden ist, die Codeübertragung, mit deren Hilfe die Codes, die in

las in Fig. 2 veranschaulichte Fenster bildet. Um dem von dem Hauptspeicher25 empfangenen und

11 12

zeitweilig in : dem Leseregister 25a gespeicherten tisierten Video des Entfernungsbins Cl die sechs Wort enthalten sind, für einen folgenden Lesevor- Bits, die aus dem Speicher 30 ausgelesen werden und gang auf den neuesten Stand gebracht werden. Eben- in den Blöcken 48 und 49 des Leseregisters 30α vorso wird das sechste Bit umfassende Wort, das von handen sind, die dreistelligen Codes der unteren Entdem Elevationsspeicher 30 zum Leseregisters 30a 5 fernungsbins Bl und Ai der.,gleichen-'.Äzimutstelübertragen und als B1 und A1 in den Blöcken 48 und lung Z₁ umfassen. Nach vierhundert Taktimpulsen, 49 zeitweilig gespeichert wird, für folgende Opera- .wenn das System das Video aus dem eine Elevationen auf den neuesten Stand gebrächt. _: tionsabtastung höher liegenden»Entfernungsbin Dl

χ Zur Erläuterung dieses ^Teiles der Erfindung wird empfängt und quantisiert, ist jedoch die aus dem wieder auf die Fi g. 2 und 5 Bezug genommen: Es io Speicher benötigte Information das quantisierte Visollte erneut darauf.hingewiesen werden, daß die im deo der Entfernungsbins Cl und Bl. ·
Fenster 20 eingeschlossene Matrix den Fall zur Real- Die Auffrischung der Daten erfolgt durch eine

zeit darstellt, zu der ein quantisiertes Video in das - Verbindung des Blockes 58 des Schreibregisters30c Entfernungsbin Cl im Azimut Z₀ und in der Eleva- ■ :0,mit demAusgang des Eingaberegisters 32 sowie durch tion E_c aus der Entfernung R_x eingegeben wird. Aus 15 eine Verbindung des Blockes 59 des gleichen Schreibdem Vorhergehenden war ersichtlich, daß zur glei-- registers mit demAusgang des Blockes,48 des Lesechen Zeit, zu der die Eingabe in das Entfernungs- registers 30α (s. Fig. 5),. Während also während bin Cl erfolgt, der Hauptspeicher ein Wort auf das des Empfangs des Videosignals von .Cl aus dem Leseregister überträgt, das die dreistelligen Codes in Speicher30 das Video von Bl und Al ausgelesen den Entfernungsbins C 2, C 3, B 2, B3, Al und A3 30 wird, sind die,an der gleichen Adresse gespeicherten darstellt. Daraus ist ersichtlich, daß nach viertausend Daten diejenigen, die das Video von Cl und B1 dar-Radar-Taktimpulsen, wenn das Video für das Ent-: stellenVdamit esΓ nach vierhundert Radar-Taktimpulferhungsbin CO in der Azimutstelliing Z₀in der glei- > sen zur Verwendung mit dem quantisierten Video des chen Elevation E_(: und aus der gleichen Entfernung Entfernungsbins; Dl, und dem quantisierten Video fempfangen wird, die Information, die aus dem Haupt- 25 der anderen vom Hauptspeicher 25 gelieferten sechs Speicher ausgelesen werden soll, aus den dreistelligen Entfernungsbins zur; Verfügung steht. <.

Cpdes für die Entfernungsbins Cl, C2, Bl, BZ, Al Die vorhergehende Beschreibung der Erfindung

untf-v4 2 bestehen muß. Um diese Forderung zu er- kann so zusammengefaßt werden, daß die Erfindung füllen, sind in dem Schreibregister 25c sechs drei- in einem Videokorrelator und automatischen Detekstellige Blöcke 51 bis 56 vorgesehen. Das Eingabe- 30 tor besteht, die so ausgebildet sind, daß sie auf der register 32 ist über die zur Codeübertragung dienende Basis von Echosignalen in einer Vielzahl von in einer Logik 25b mit dem Block 56 verbunden, so daß in bestimmten Beziehung zueinander stehenden benachdiesem Block der das Entfernungsbin Cl darstel- barten Entfernungsbins, die dem gleichen Entferlende Code gespeichert werden kann, während der nungsintervall R_x zugeordnet sind, ein ein Ziel anBlock 46 des Leseregisters 25« mit dem Block 55 35 zeigendes Signal bilden. In dem behandelten Ausfühverbunden ist, um darin den dreistelligen Code von rungsbeispiet wird das Vorliegen1 eines Zieles im Ent-C2 zu speichern. Entsprechend ist der Block 54 mit : / fernungsintervall R_x iri der Azirnutstellung Z₂ und. dem Block 48 des dem Elevationsspeicher Zugeord- der Elevation £_/;, d.h.im EntfernungsbinB 2, durch neten Leseregisters 30a, der Block 53 mit dem Block eine Integration festgestellt, die die Video-Ecbosi-54, der Block 52 mit dem Block 49 und der Block 40 gnale im Entfernungsbin B2, das dieses Entfernungs-51 mit dem Block 42 verbunden. - Intervall darstellt, und die Video-Echosignale von

Während der Zeit, zu der der automatische De- acht anderen Entfernungsbins, die alle dem gleichen tektor die logischen Operationen ausführt, die erfor- Entfernungsintervall R_x, jedoch in verschiedenen derlich sind, um die Anwesenheit eines der zulässigen Azimutstellungen und verschiedenen, Elevationen Treffermuster festzustellen, wird der jeweils drei Bit 45 entsprechen, erfaßt. Nur dann, wenn der dreiteilige umfassende Inhalt der Blöcke 42, 49, 44, 48, 46 und .Code des Entfernungsbins Bl und der Code benach-32 bitweise in die Blöcke 51 bis 56 übertragen, um barter Entfernungsbins in einem bestimmten Amplidarin die dreistelligen Codes zu speichern, die das tudenverhältnis stehen und bestimmte Muster bilden, quantisierte Video in den Entfernungsbins A 2, /41, wird ein ein Ziel anzeigendes Signal D₁ erzeugt. Dies B 2, Bl, C 2 undCldarstellen. Während des.Schreib- 50 bedeutet, daß nur dann ein ein Ziel anzeigendes Sizyklus des Arbeitsablaufes wird darin der Inhalt der ν gnäl erzeugt wird, wenn eines der zulässigen Treffer-Blöcke 51 bis 56 an die gleiche Adresse im Speicher muster, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht sind, vor-25 übertragen, damit er nach viertausend Radar- liegt.

Taktimpulsen zum Einlesen in das Leseregister 25a - Wie oben erläutert, umfaßt der Videokorrelator zur Verfügung steht, wenn in Realzeit das quanti- 55 nach der Erfindung zwei Speicher, die während jeder sierte Video des Entfernungsbins GO dem Eingabe- - Eritfernungsbinperiode auf den neuesten Stand geregister 32 zugeführt wird. Die vorstehend beschrie- ; bracht werden, so daß die Korrelation^ die zur Erbene Mechanisierung kann als ein bewegliches zeugung des das Ziel anzeigenden Signals erforder-Beobachtungsfenster gedacht werden, das im Azimut lieh ist, zur Realzeit beim Eintreffen des quantisiervon links nach rechts läuft, um die dreistelligen Co- 60 ten Videosignals des letzten Entfernungsbins, das des auf den neuesten Stand zu bringen, die das Video 3'!einen Teil ,der zur Korrelation benötigten Entfervon sechs der Entfernungsbins darstellen, die für die ΐ riungsbinmatrix darstellt, erfolgen- kann. In dem bedreireihige und dreispaltige Entfernürigsbinmatrix S handelten Ausführungsbeispiel wurde eine dreispalbenötigt werden. ^; :: ^; ; ν .: ; ^ :^: ■; > ■ ;^{: : ;} ■ ΐ;^:tige :Entferiiujngsbinmatrix behandelt; Es' yersteht

Eine gleichartige Auffrischung wird mit Hilfe des 65 sich jedöcli, daß auch eine größere Matrix benutzt Schreibregisters 30c an den im Elevationsspeicher 30 werden kann.: Auch können in einem solchen Fall vorhandenen Daten vorgenommen. Ebenfalls aus die zulässigen Treifermuster erweitert werden, so daß Fig. 2 ist ersichtlich, daß beim Empfang des quan- ,sie weitere zulässige Treffermuster enthalten, die alle

in der Logik des automatischen Detektors 50 verwirklicht sein können. So kann beispielsweise jedes der Wörter im Hauptspeicher 25 das quantisierte Video von fünf Entfernungsbins in jeder von vier vorhergehenden Azimutstellungen speichern. In solch einem Fall besteht jedes der Wörter im Speicher 25 aus sechzig Bits, weil es eine gesamte Speicherkapazität von zwanzig dreistelligen Codes haben muß. Entsprechend müßte die Speicherkapazität in jedem der Wörter im Elevationsspeicher 30 auf vier dreistellige Codes erhöht werden, die das quantisierte

Video der Entfernungsbins in der gleichen Azimutstellung, in der das Entfernungsbin zur Realzeit empfangen wird, jedoch für die vier vorhergehenden Elevationsstellungen, darstellen.

Es wurde demnach ein neuartiger Videokorrelator und ein automatischer Detektor beschrieben und dargestellt, der im Empfangsteil von Radaranlagen zur Integration der Energie Verwendung findet, die aus einer Vielzahl von Entfernungsbins stammt, um die ίο Fähigkeit des Systems zur Zielfeststellung zu erhöhen. ■·■:■.:

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen .

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Claims (5)

1 2 · I D„t, „,.,„.„,-.ι,, 5. Datenverarbeitendes Gerät nach Anspruch 4, ! raienuinsprucne. rri, · , , n · *■ ι * \ dadurch gekennzeichnet, daß k = 6 und ρ = 2, so ■

1. Datenverarbeitendes Gerät für Radaranlagen, daß das Video-Korrelationsfenster eine drei- ;

die in jeder einer Vielzahl von Azimutstellungen zeilige und dreispaltige Matrix ist. i

eine Anzahl X aufeinanderfolgende Entfernungs- 5 ^ . .,,,„.,

abtastungen mit verschiedener Elevation ausfüh- {.......:,.. ,;.,... .,^r? Γ i

ren und an das datenverarbeitende Gerät Video- ih;^:-:,. i{;}^[, ^; JV ——j\Ii I

signale liefern, die von dem datenverarbeitenden -^; .:'-.. :- - - . j

Gerät bei jeder Abtastung einer Anzahl von j Y Entfernungsintervallen .zugeordnet und hin- io Die Erfindung bezieht sich auf ein datenverarbei- \ sichtlich ihrer Amplitude quantisiert und durch tendes Gerät für Radaranlagen, die in jeder einer i Binärzahlen charakterisiert werden, mit einem Vielzahl von Azimutstellungen eine Anzahl Λ' auf- , Speicher, der XY diskrete Speicherplätze auf- einanderfolgende Entfernungsabtastungen mit ver- j weist, und mit logischen Schaltungsanordnungen schiedener Elevation ausführen und an das datenver- j zur Verarbeitung der die Videosignale charakte- 15 arbeitende Gerät Videosignale liefern, die von dem j risierenden Binärzahlen, dadurch ge kenn- datenverarbeitenden Gerät bei jeder Abtastung einer ·! zeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Anzahl von Y Entfernungsintervallen zugeordnet und Quantisierung in /z-stellige Binärzahlen erfolgt hinsichtlich ihrer Amplitude quantisiert und durch und die Speicherplätze des Speichers (25, 30) für Binärzahlen charakterisiert werden, mit einem Spei-Wörter mit einer Kapazität von kn Bits eingerich- 20 eher, der XY diskrete Speicherplätze aufweist, und tet sind, daß das Wort in jedem Speicherplatz, mit logischen Schaltungsanordnungen zur Verarbeider einem bestimmten Entfernungsintervall in tung der die Videosignale charakterisierenden Binäreiner bestimmten Elevation zugeordnet ist, die zahlen.

Binärzahlen für die Amplituden der Videosignale Ein Hauptproblem in automatischen Überin diesem Entfernungsintervall aus dieser und be- 25 wachungs-, Such- und digitalen Zielverfolgungsnachbarten Elevationsstellungen sowie aus min- Radarsystemen ist die automatische Verarbeitung destens zwei aufeinanderfolgenden Azimutstellun- aller Video-Echosignale, die von dem Radargerät gegen' Anfaßt und daß die logischen Schaltungs- liefert werden. Gegenwärtig wird bei nahezu jedem anordnungen (32, 50) das in einem Speicherplatz Radarsystem von beliebig kompliziertem Aufbau ein enthaltene Wort mit der Binärzahl, die dem in 30 Rechner zur Verarbeitung der Video-Echosignale bedem entsprechenden Entfernungsintervall und der nutzt. Diese Signale werden gewöhnlich quantisiert entsprechenden Elevation empfangenen Video- oder digitalisiert, bevor sie dem Rechner zur Speichesignal entspricht, vergleichen und nur dann ein rung und Verarbeitung zugeführt werden. Kurz gefür die Zielfeststellung charakteristisches Signal sagt, werden die jeweils einem Entfernungsintervall, liefern, wenn zwischen der Binärzahl für das 35 auch »Entfernungsbin« genannt, zugeordneten Videogerade empfangene Videosignal und dem gespei- Echosignale derart digitalisiert, daß die digitalen cherten Wort eine von mehreren für die Ampli- Signale die Größe der Video-Echosignale in bezug tudenverteilung der Videosignale charakteri- auf einen ausgewählten Schwellenwert darstellen..Es stischen vorgegebenen Beziehung besteht. sind die digitalen Video-Echosignale, die zur Fest-

2. Datenverarbeitendes Gerät nach Anspruch 1, 40 stellung des Vorliegens von Radarzielen, denen eine dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Schal- Bedeutung zukommt, verarbeitet werden,
tungsanordnungen Bauteile(25a, 25 b, 25c, 30 a. In einem Radarsystem zur automatischen Zielver-30 b, 30c) umfassen, die die in jedem der diskre- folgung, das von einem bleistiftförmigen Strahlungsten Speicherplätze gespeicherten Binärzahlen auf bündel Gebrauch macht, wurde festgestellt, daß die den neuesten Stand bringen. _; ■ 45 Fähigkeit zur Zielfeststellung bedeutend zunimmt,

3. Datenverarbeitendes Gerät nach Anspruch 1 wenn von einer Strahlungsüberlappung Gebrauch ge- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den macht wird, ohne daß eine wesentliche Erhöhung der Speicherplätzen des Speichers (25) enthaltenen benötigten Leistung erforderlich ist. Bei einer ÜberWörter von je kn Bits die Binärzahlen für das lappung der Strahlungsbündel wird jedoch vom Ziel quantisierte Video aus der gleichen Entfernung 5° reflektierte Energie in mehr als einem Stahl oder in darstellen, das in k/p Elevationsstellungen wäh- mehr als einem Entfernungsbin erscheinen. Diese rend ρ vorhergehenden Azimutstellungen emp- Tatsache kann dazu benutzt werden, die Zielfestfangen wurde, daß der Speicher einen zweiten stellung zu verbessern, indem das in benachbarten Speicherteil (30) mit Y Speicherplätzen für Wör- Entfemungsbins erscheinende digitalisierte Video, das ter von je n(klp — \) Bits umfaßt, in dem jedes 55 die Zielenergie darstellt, integriert oder korreliert Wort von den Binärzahlen für das Video gebildet wird. ■ :■;■

wird, das während der vorhergehenden k/p — 1- Die Aufgabe der Korrelation ist jedoch nicht ein-

Elevationsstellungen aus der gleichen Entfernung fach, weil sie große Datenspeicher und insbesondere und im gleichen Azimut empfangen wurde, und damit verbundene Schaltungsanordnungen erfordert, daß auch diese Wörter bei dem von den logischen 60 die in der Lage sind, zur Realzeit das digitalisierte Schaltungsanordnungen durchgeführten Vergleich Video in einer Vielzahl benachbarter Entfemungsbins berücksichtigt werden. zur Verfügung zu stellen. Nur so ist es möglich, zur

4. Datenverarbeitendes Gerät nach Anspruch 3, Realzeit das digitalisierte Video, das die zuletzt empdadurch gekennzeichnet, daß die logischen Schal- fangene Energie darstellt,-mit vorhergendem digitalitungsanordnungen (32, 50) die /z-stelligen Binär- 65 siertein Video zu korrelieren, was die Energie aus zahlen aus (AVp)² Entfernungsintervallen ver- benachbarten Entfemungsbins darstellt.

Die Vergleichen, die ein Video-Korrelationsfenster defl- suche, solche Möglichkeiten mit konventionellen, benieren. kannten Schaltungen zu schaffen, waren nicht erfolg-