DE3322814C1

DE3322814C1 - Method and radar for the detection of ships at sea

Info

Publication number: DE3322814C1
Application number: DE19833322814
Authority: DE
Inventors: Gaston Brunet; Loic Gauthier
Original assignee: Dassault Electronique SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1995-06-01
Anticipated expiration: 2003-06-25
Also published as: GB8317061D0; BE897026A; FR2709551A1; GB2285718A; GB2285718B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radar und betrifft insbesondere ein Bordradar, das zur Erfassung und zur Verfolgung von Schiffen auf dem Meer bestimmt ist. Sie kann an Bord von Flugzeugen oder Raketen benutzt werden.The invention relates to and relates to a radar in particular an on-board radar that is used for detection and Tracking ships at sea is intended. she can be used on board aircraft or missiles.

Es ist bekannt, daß Meer-Meer-Raketen (und/oder Luft-Meer-Raketen), die für den Angriff auf Überwasserschiffe bestimmt sind, mit Radarselbstlenkeinrichtungen ausgerüstet sind, durch die sie sich automatisch auf das Ziel lenken können. Eine herkömmliche Gegenmaßnahme gegen solche Selbstlenkeinrichtungen besteht darin, Köder auszusenden, wie beispielsweise Düppel, d. h. kleine reflektierende Fäden, deren Länge gleich der Hälfte der Wellenlänge des Radars ist. Diese Düppel bilden ebensoviele kleine Dipole, die, wenn die Wellen des Radars auf sie auftreffen, eine Energie zurückstreuen, die von dem Radar aufgefangen werden kann. In der Praxis werden diese Düppel in großer Anzahl in die ein Schiff umgebende Atmosphäre geworfen. Sie bilden dann für ein gegnerisches Radar ebensoviele scheinbare Ziele, unter denen das Schiff, welches das Ziel darstellt, schwierig oder überhaupt nicht ausgemacht werden kann.It is known that sea-to-sea missiles (and / or air-to-sea missiles), those for attacking surface ships are determined with radar self-steering devices are equipped, through which they automatically can steer towards the goal. A conventional countermeasure against such self-steering devices consists in To send out bait such as chaff, d. H. small reflective threads, the length of which is equal to Is half the wavelength of the radar. These chicks form as many small dipoles that when the waves of radar hitting them, scattering back energy, that can be picked up by the radar. In In practice, these chunks are used in large numbers in the thrown atmosphere surrounding a ship. they form then for an enemy radar as many apparent targets among which the ship that is the target is difficult or not identified at all can be.

Durch die US-PS 3 049 703 ist ein System bekannt, um zwischen Nutzsignalen und Störsignalen eine Trennung herbeizuführen. Dazu werden die von einer einzigen Antenne empfangenen Signale in Vertikalpolarisationssignale und Horizontalpolarisationssignale aufgetrennt und nach einer Überlagerung und Verstärkung eine Subtraktion ausgeführt, um das gewünschte Ausgangssignal zu erhalten. Dabei wird unter anderem von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die Nutzechos einen Formfaktor haben, der im Prinzip deutlich kürzer als der der Störsignale ist. Da das gewünschte Ausgangssignal nur nach einer Mittelwertbildung zur Verfügung steht, ergeben sich sehr lange Analysierzeiten, die ausreichen, um dem Gegner die Möglichkeit zu bieten, Störsender rechtzeitig in Betrieb zu nehmen.A system is known from US Pat. No. 3,049,703 for switching between useful signals and interference signals to bring about a separation. For this, the from signals received in a single antenna in vertical polarization signals and horizontal polarization signals separated and after an overlay and gain subtracts to the desired output to obtain. Among other things, use is made of the fact that the Useful echoes have a form factor that is in principle significantly shorter than that the interference signals. Since the desired output signal only after averaging is available, there are very long analysis times that are sufficient to give the opponent the opportunity to jamming in time to put into operation.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu schaffen, mit denen die Identifizierung von Ködern ohne lange Analysierzeit, d. h., während der normalen und gewöhnlichen Abtastung der Antenne des Radars, möglich ist.The invention is therefore based on the object of providing measures with which the identification of baits without a long analysis time, d. H., during normal and ordinary scanning of the antenna of the radar, is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Modifizierungen des Polarisationsdiagramms der durch das Radar aufgefangenen Echos gegenüber den ausgesandten Wellen Auflösungselement für Auflösungselement analysiert werden, um die durch Köder, wie beispielsweise Düppel, gesendeten Echos zu unterscheiden, wobei das Analysieren beinhaltet, in jedem Auflösungselement die Energie der in zwei Polarisationsrichtungen aufgefangenen Echos zu messen, um wenigstens statistisch ein Abweichungsverhältnis der Polarisation zwischen den ausgesandten Wellen und den empfangenen Echos zu bestimmen und diejenigen Echos, für die das Abweichungsverhältnis größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (N₂) ist, als nicht einem Schiff entsprechend zurückzuweisen.This object is achieved in that the modifications of the polarization diagram of the echoes picked up by the radar the emitted waves analyzed element by element to be sent through baits such as chaff Distinguish echoes, including analyzing, in each resolution element the energy of the collected in two polarization directions To measure echoes, at least statistically a deviation ratio of the Polarization between the emitted waves and the received echoes to determine and those echoes for which the deviation ratio is greater than a predetermined threshold (N₂) than not a ship to be rejected accordingly.

Durch die Maßnahmen der Erfindung ergibt sich eine besonders schnelle Möglichkeit, die gewünschte Unterscheidung zwischen Echos von Ködern oder von einem Schiff zu bekommen, bevor der Gegner die Möglichkeit hat, Störsender aufgrund einer langen Analysierzeit in Einsatz zu bringen.The measures of the invention result in a particularly fast one Possibility to make the desired distinction between echoes from baits or get from a ship before the opponent has the opportunity To deploy jammers due to a long analysis time.

Die Erfindung basiert auf der unvorhergesehenen Erkenntnis, die im Verlaufe von Messungen gewonnen worden ist, welche durch die Anmelderin durchgeführt worden sind, daß die durch Schiffe an der Meeresoberfläche auf polarisierte Radarsignale hin reflektierten Wellen sehr merklich weniger depolarisiert sind als die durch Düppel auf dieselben Signale hin zurückgesandten Echos. Es ist festgestellt worden, daß, wenn die Düppel beispielsweise mit Hilfe einer Welle, die in einer bestimmten Richtung linear polarisiert ist, bestrahlt werden, die durch diese Düppel zurückgestreuten Echos einen großen Anteil von in der orthogonalen Richtung polarisierter Energie enthalten. Wenn das Radar mit einer Bipolarisationsantenne ausgerüstet wird, lassen sich aufgrund dieser Düppel Echos erzielen, die ausreichen, um dem Radar zu gestatten, sie auf vollständig normale Weise zu erfassen, indem allein diejenigen Wellen ausgewertet werden, welche in der Polarisationsrichtung aufgefangen werden, die zu der Senderichtung orthogonal ist. Dagegen haben dieselben Versuche gezeigt, daß die Energie, die von Reflektoren reflektiert wird, wie beispielsweise Schiffen, die relativ ebene und glatte Platten mit einer relativ begrenzten Anzahl von Kanten oder Knickpunkten aufweisen, eine Polarisationskomponente in der zu der Senderichtung orthogonalen Richtung besitzt, die wesentlich kleiner ist als die, die bei denselben Reflektoren in der Sendepolarisationsrichtung gemessen wurde. Diese Feststellungen können ausgenutzt werden, indem mit Hilfe eines Radars Wellen gesendet werden, die in einer Richtung linear polarisiert sind, und indem das Radar mit einer Bipolarisationsantenne ausgerüstet wird. Die Energie der aufgefangenen Signale in den beiden Polarisationsrichtungen wird verglichen, wobei beispielsweise ein Signal erzeugt wird, das von dem Verhältnis dieser Energien abhängig ist. Es hat sich bestätigt, daß dieses Verhältnis, welches den Depolarisationsgrad der aufgefangenen Echos in bezug auf die gesendeten Wellen widerspiegelt, ein sehr wirksames Unterscheidungskriterium für die Echos, die von Überwasserschiffen zurückgesendet werden, und der Echos, die von Ködern stammen, liefert. Es ist insbesondere möglich, einen Schwellenwert für ein solches Verhältnis zu bestimmen, über welchem die Depolarisation so ist, daß die entsprechenden Echos nicht von einem Überwasserschiff stammen können. Es wird darüber hinaus bevorzugt, Schiffen nur solche Echos entsprechen zu lassen, für die das Verhältnis der aufgefangenen Energien in den beiden Polarisationsrichtungen in einer vorbestimmten Gabel liegt. The invention is based on the unforeseen knowledge that emerges has been obtained from measurements carried out by the applicant have been polarized by ships on the surface of the sea Radar signals reflected waves are much less depolarized are than those sent back by Düppel on the same signals Echoes. It has been found that when the dowels are, for example, with Using a wave that is linearly polarized in a certain direction, are irradiated, the echoes scattered back through these dowels unite contain a large proportion of energy polarized in the orthogonal direction. If the radar with a bipolarization antenna equipped, can be due these dodgers achieve echoes that are sufficient to the To allow radar to operate them in a completely normal manner to be recorded by evaluating only those waves which are caught in the polarization direction that is orthogonal to the sending direction. On the other hand the same experiments have shown that the energy which is reflected by reflectors, such as Ships that have relatively flat and smooth panels a relatively limited number of edges or break points have a polarization component in the has a direction orthogonal to the transmission direction is much smaller than that of the same reflectors measured in the transmit polarization direction has been. These findings can be exploited by using a radar to send waves that are linearly polarized in one direction, and by equipped the radar with a bipolarization antenna becomes. The energy of the captured signals in the two Polarization directions are compared, for example a signal is generated that depends on the ratio is dependent on these energies. It has been confirmed that this ratio, which is the degree of depolarization of the collected echoes related to the reflects transmitted waves, a very effective differentiator for the echoes from surface ships be sent back, and the echoes that come from bait, supplies. It is particularly possible a threshold for such a ratio determine over which the depolarization is such that the corresponding echoes are not from a surface ship can originate. It is also preferred Let ships only match echoes for which the ratio of the energies captured in the two Directions of polarization in a predetermined fork lies.

Die praktische Durchführung dieses Verfahrens wird erleichtert, wenn die Auswahl unter den Zielen auf der Basis nicht nur einer Depolarisationsmessung sondern auf der Basis von mehreren aufeinanderfolgenden Messungen getroffen wird. Wenn ein Impulsradar benutzt wird, ist es deshalb zweckmäßig, eines statistische Analyse der Depolarisation der Echos durchzuführen, die als Antwort auf aufeinanderfolgende Impulse empfangen werden, welche in einer Richtung oder in einem bestimmten Winkelsektor gesendet werden.The practical implementation of this procedure is facilitated if the selection among the goals on the Basis not only of a depolarization measurement but based on several successive measurements is hit. When using pulse radar it is therefore appropriate to carry out a statistical analysis to perform the depolarization of the echoes, which as Response to successive impulses are received, which in one direction or in a certain one Angle sector to be sent.

Es ist außerdem festgestellt worden, daß die Zuverlässigkeit und die Schnelligkeit der durch das vorstehend beschriebene Verfahren getroffenen Auswahl beträchtlich verbessert werden können, wenn ein Radar mit variabler Frequenz (à agilit´ de fr´quence) benutzt wird. Bekanntlich werden bei einem solchen Radar Züge von aufeinanderfolgenden Impulsen gesendet, deren Trägerfrequenz sich von einem Impuls zum anderen ändert. Es können dann auf statische Weise die Echos, die von einem Schiff stammen, sehr sicher von denjenigen, die durch Düppel hervorgerufen werden, in einem Impulszug, der aus einer relativ begrenzten Anzahl von Impulsen besteht, in einer bestimmten Untersuchungsrichtung unterschieden werden. Dieses Ergebnis erweist sich als besonders vorteilhaft bei einem Radargerät mit einer Antenne, mit der ein bestimmtes Winkelfeld abgetastet wird, um eine Radarkarte der sich in diesem Feld befindlichen Ziele im Verlauf jeder Abtastung der Antenne aufzustellen und sie danach zu kennzeichnen, ob sie einem Schiff oder einem Köder entsprechen. Bei einer Verwendung eines solchen Radars, beispielsweise auf einer Meer-Meer-Rakete, ist die Anzahl von Impulsen, die während der Zeit gesendet werden, welche die Antenne braucht, um einen Winkelsektor abzutasten, der gleich ihrem Öffnungswinkel ist, ausreichend, um durch eine geeignete statistische Analyse des Depolarisationsgrades der empfangenen Echos die Klassifizierung von letzteren in Echtzeit während der Abtastzeit dieses Winkelsektors zu gestatten.It has also been found that reliability and the speed of the above described method made selection considerably can be improved if a radar with variable Frequency (à agilit´ de fr´quence) is used. As is well known with such a radar, trains of consecutive Pulses sent, their carrier frequency changes from one impulse to another. Then it can statically the echoes from a ship originate, very surely, from those through chaff are caused in a train of impulses, which consists of a there is a relatively limited number of pulses in one certain investigation direction can be distinguished. This result proves to be particularly advantageous in a radar device with an antenna with which a particular Angular field is scanned to a radar map of the targets in this field in the course set up each scan of the antenna and then set it up to identify whether it is a ship or a bait correspond. When using such a radar, for example on a sea-to-sea rocket, the number is of pulses sent during the time which the antenna needs to scan an angular sector, which is equal to their opening angle, sufficient in order to obtain an appropriate statistical analysis of the Degree of depolarization of the received echoes the classification of the latter in real time during the sampling time allow this angular sector.

Die Erfindung schafft außerdem ein Radar, das mit Antigegenmaßnahmeneinrichtungen für die Erfassung von Schiffen auf dem Meer unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgerüstet ist.The invention also provides a radar with anti-countermeasures for the detection of ships at sea using the method described above Procedure is equipped.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:Embodiments of the invention are as follows described in more detail with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 schematisch die Anwendung der Erfindung, Fig. 1 shows schematically the application of the invention,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Radars nach der Erfindung und Fig. 2 is a block diagram of a radar according to the invention and

Fig. 3 ein Schema einer Antenne, die zur Verwendung bei der Erfindung geeignet ist. Fig. 3 is a diagram of an antenna which is suitable for use in the invention.

Eine Rakete (oder, allgemeiner, ein Lenkflugkörper) 10, die mit einer Radarantenne 12 ausgerüstet ist, welche schematisch in ihrer Nase 14 dargestellt ist, wird über der Meeresoberfläche 15 in Richtung einer Flotille abgeschossen, die zwei Überwasserschiffe 16 und 17 enthält. Die Radarantenne 12 hat einen Öffnungswinkel, der schematisch durch α dargestellt ist. Sie tastet einen Winkelsektor oder ein Untersuchungsfeld β während der Erfassungsphase kreisförmig und gegebenenfalls periodisch während des gesamten Fluges der Rakete 10 ab.A missile (or, more generally, a guided missile) 10 , equipped with a radar antenna 12 , which is shown schematically in its nose 14 , is launched over the sea surface 15 towards a flotilla that contains two surface ships 16 and 17 . The radar antenna 12 has an opening angle, which is schematically represented by α. It scans an angular sector or an examination field β in a circular manner during the acquisition phase and, if appropriate, periodically during the entire flight of the missile 10 .

Das mit dieser Antenne versehene Radar ist Teil eines Selbstlenksystems, dank welchem die Bahn der Rakete 12 von einem Ziel, wie beispielsweise dem Schiff 16, abhängig ist. Zu diesem Zweck ist das Radar nicht nur mit herkömmlichen Erfassungsschaltungen ausgerüstet, sondern auch mit Geschwindigkeits- und Entfernungsfolgeregelschleifen, die nach bekannten Prinzipien arbeiten können.The radar provided with this antenna is part of a self-steering system, thanks to which the path of the missile 12 is dependent on a target, such as the ship 16 . For this purpose, the radar is not only equipped with conventional detection circuits, but also with speed and distance-following control loops, which can operate according to known principles.

Eine Gegenmaßnahme für Schiffe, wie den Schiffen 16 und 17, um sich gegen Raketen zu verteidigen, die mit Radarselbstlenkeinrichtungen ausgerüstet sind, wie die Rakete 10, besteht darin, Düppel auszusenden. Diese werden im allgemeinen in die Atmosphäre bis in eine Höhe geworfen, aus der sie als Regen langsam in einer relativ großen Zone um das Schiff, das sie ausgestoßen hat, zurückfallen. Jeder dieser Düppel, die in Fig. 1 um die Schiffe 16 und 17 herum schematisch dargestellt und mit der Bezugsszahl 20 bezeichnet sind, wirkt gegenüber den durch die Antenne 12 des Radars gesendeten Wellen wie ein kleiner Dipol, dessen Länge gleich der Hälfte der geschätzten Wellenlänge der elektromagnetischen Welle, die durch das gegnerische Radar benutzt wird, gewählt wird. Die Wellen, die von jedem dieser Düppel zurückgesendet werden, werden durch die Antenne 12 aufgefangen. Sie stellen ebensoviele Echos dar, die für das Radar schwierig von den Echos zu unterscheiden sind, die durch wirkliche Ziele, wie die Schiffe 16 und 17, geliefert werden.A countermeasure for ships, such as ships 16 and 17 , to defend against missiles equipped with radar self-steering devices, such as missile 10 , is to emit dowels. These are generally thrown into the atmosphere to a height from which they slowly fall back as rain in a relatively large area around the ship that launched them. Each of these dowels, shown schematically in Fig. 1 around the ships 16 and 17 and designated by the reference number 20 , acts like a small dipole with respect to the waves transmitted by the antenna 12 of the radar, the length of which is equal to half the estimated wavelength the electromagnetic wave used by the opposing radar. The waves sent back from each of these dowels are picked up by the antenna 12 . They represent as many echoes that are difficult for the radar to distinguish from the echoes that are delivered by real targets, such as ships 16 and 17 .

Es ist jedoch festgestellt worden, daß, wenn die durch die Antenne 12 gesendete Welle linear polarisiert ist, die Ziele, die durch die Schiffe 16 und 17 an der Oberfläche des Meeres gebildet werden, Echos produzieren, deren Polarisation gegenüber der der gesendeten Wellen relativ wenig modifiziert ist.However, it has been found that when the wave transmitted by antenna 12 is linearly polarized, the targets formed by ships 16 and 17 on the surface of the sea produce echoes whose polarization is relatively little compared to that of the transmitted waves is modified.

Dagegen produziert jeder Düppel Echos, die gegenüber der Polarisation der einfallenden Wellen, die von der Antenne 12 gesendet werden, sehr stark depolarisiert sind.In contrast, each dowel produces echoes that are very strongly depolarized with respect to the polarization of the incident waves sent by the antenna 12 .

Die relativ schwache Depolarisation der Echos durch die Ziele, wie beispielsweise Schiffe, ist eine Feststellung von statistischer Ordnung. Insbesondere kann der Depolarisationsgrad der Echos, die durch ein bestimmtes Ziel geliefert werden, zeitlich schwanken, und zwar in Perioden, die in der Größenordnung von einer Sekunde liegen können. Diese Feststellung gilt sowohl für Ziele, die stark depolarisierte Echos erzeugen, wie zum Beispiel die Düppel, als auch für Ziele, die Echos erzeugen, welche relativ wenig depolarisiert sind. Es ist festgestellt worden, daß es gelingt, die Auswirkung dieser Schwankungen zu verringern, wenn sich der Träger der einfallenden Wellen, die durch das Radar erzeugt werden, verändert. Insbesondere wenn das verwendete Radar ein Impulsradar ist, ist es vorteilhaft, diesem eine variable Frequenz zu geben, in deren Abhängigkeit sich die Trägerfrequenz der gesendeten Wellen von einem Impuls zum nächsten verändert. Es ist nämlich beobachtet worden, daß selbst dann, wenn aufgrund der oben erwähnten Schwankungen der Depolarisationsgrad des Echos, das von einem bestimmten Ziel auf einen Impuls der bestimmten Frequenz f₁ hin zurückgeschickt wird, nicht dem normalerweise erwarteten Resultat für ein Ziel entspricht, das oder die nächsten Echos, die auf Impulse hin aufgefangen werden, welche von der Frequenz f₁ verschieden sind, statistisch die normalen Depolarisationskennwerte dieses Ziels darstellen. Wenn die aufeinanderfolgenden Impulse, die mit unterschiedlichen Frequenzen durch einen Generator mit variabler Frequenz gesendet werden, in Form von Impulszügen einander folgen, liefert deshalb der Depolarisationsgrad, der sich nach jedem Impulszug zeigt, eine getreue Wiedergabe der Art des Ziels in einem begrenzten Zeitbereich, der dem Senden dieses Impulszuges entspricht.The relatively weak depolarization of the echoes by the Targets, such as ships, is a statement of statistical order. In particular, the Degree of depolarization of the echoes caused by a particular Target delivered, fluctuate in time, namely in Periods on the order of a second can lie. This applies to both Targets that generate strongly depolarized echoes, such as Example the dowels, as well as for targets that generate echoes, which are relatively little depolarized. It is it has been found that the impact succeeds these fluctuations decrease when the wearer of the incident waves generated by the radar be changed. Especially when the radar used is a pulse radar, it is beneficial to this one to give variable frequency, depending on it the carrier frequency of the transmitted waves of one Impulse changed to the next. It is observed been that even if due to the above Fluctuations in the degree of depolarization of the echo, that from a certain goal to an impulse of the certain Frequency f 1 is sent back, not that normally corresponds to the expected result for a goal, that or the next echoes based on impulses be caught out by the frequency f₁ are different, statistically the normal depolarization parameters of this goal. If the successive Pulses with different frequencies by a variable frequency generator are sent, follow one another in the form of pulse trains, therefore provides the degree of depolarization after each pulse train shows a faithful reproduction of the Type of target in a limited time range that corresponds to the Sending this pulse train corresponds.

Bei Verwendung eines Generators mit variabler Frequenz ist es infolgedessen nicht notwendig, zum Analysieren der Art der durch das Bündel 13 der Antenne 12 getroffenen Ziele mit ausreichender Gewißheit zu warten, bis diese ihr Untersuchungsfeld β während einer Periode, die der normalen Schwankungszeit der Echos entspricht, mehrmals abgetastet hat. Vielmehr gelingt es, indem in jedem Winkelsektor des Untersuchungsfeldes β ein Zug von Impulsen ausreichender Zahl mit der erforderlichen variablen Frequenz gesendet wird und die auf diese Impulse hin empfangenen Echos verarbeitet werden, die Düppel "im Fluge" zu erfassen. Das Nebeneinanderstellen der Resultate der Untersuchung jedes Winkelsektors der Öffnung im Verlauf der Gesamtabtastung der Antenne gestattet, eine entsprechende Radarkarte aufzustellen.When using a generator with a variable frequency, it is consequently not necessary to wait with sufficient certainty to analyze the type of targets hit by the bundle 13 of the antenna 12 until it has examined its examination field β during a period which corresponds to the normal fluctuation time of the echoes, has sampled several times. Rather, it is possible to transmit a train of pulses of sufficient number with the required variable frequency in each angular sector of the examination field β and to process the echoes received in response to these pulses to detect the chaff "on the fly". The juxtaposition of the results of the examination of each angular sector of the opening in the course of the total scanning of the antenna allows a corresponding radar map to be drawn up.

Ein Beispiel der Antenne 12 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Sie enthält zwei Hohl- oder Wellenleiter 150 und 151 mit quadratischem Querschnitt, die nebeneinander und in einer Brennpunktzone eines parabolischen Reflektors 152 so angeordnet sind, daß ihre Vorder- oder Sende-Empfangsflächen diesem Reflektor zugewandt sind. Diese Wellenleiter bilden eine Primärquelle. Ihre Hinterseiten 154 und 155 sind kurzgeschlossen. Die Wellenleiter 150 und 151, die jeweils einen Hornstrahler bilden, sind jeweils mit einer Doppelerregung durch Kolbenwellenleiter V1 bzw. V2 für die Vertikalpolarisation der durch die Hornstrahler 150 und 151 gesendeten Wellen und H₁ bzw. H₂ für ihre Horizontalpolarisation versehen. An einem ihrer Enden dringen diese Kolben senkrecht in die Seitenflächen der jeweils einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Hornstrahler 150 und 151 in vertikaler bzw. horizontaler Richtung in Abhängigkeit von der gewählten Polarisationsrichtung ein. Die entgegengesetzten Enden der Kolbenwellenleiter V1 und V2 sind auf bekannte Weise durch Wellenleiter 156 und 157 mit einem Koppler 158 verbunden. Ein Summenkanal V (ε) und ein Differenzkanal V (Δ) (Vertikalpolarisation) sind am Ausgang des Kopplers 158 verfügbar. Der Differenzkanal V (Δ) ist mit einem Wellenleiter 32 verbunden. Der Summenkanal V (ε) ist für den Empfang über einen Duplexer (Sende-Empfang-Schalter) 26 mit einem Wellenleiter 30 verbunden. Er kann beim Senden über den Duplexer 26 die Signale empfangen, die durch den Sender 24 über die Verbindung 22 zu dem Duplexer gesendet werden.An example of the antenna 12 is shown schematically in FIG. 3. It contains two waveguides 150 and 151 with a square cross-section, which are arranged next to one another and in a focal point zone of a parabolic reflector 152 such that their front or transmitting / receiving surfaces face this reflector. These waveguides form a primary source. Their rear sides 154 and 155 are short-circuited. The waveguides 150 and 151 , each forming a horn, are each provided with double excitation by piston waveguides V1 and V2 for the vertical polarization of the waves transmitted by the horns 150 and 151 and H₁ and H₂ for their horizontal polarization. At one of their ends, these pistons penetrate vertically into the side surfaces of the horn radiators 150 and 151, each with a square cross section, in the vertical and horizontal directions, depending on the polarization direction selected. The opposite ends of the piston waveguides V1 and V2 are connected to a coupler 158 in a known manner by waveguides 156 and 157 . A sum channel V (ε) and a difference channel V (Δ) (vertical polarization) are available at the output of the coupler 158 . The differential channel V (Δ) is connected to a waveguide 32 . The sum channel V (ε) is connected to a waveguide 30 for reception via a duplexer (transmit / receive switch) 26 . When transmitting via duplexer 26, it can receive the signals which are transmitted by transmitter 24 via connection 22 to the duplexer.

Die horizontalen Kolben H1 und H2 sind über Wellenleiter 161 und 162 mit einem Koppler 163 verbunden, an dessen Ausgang ein Summenkanal H (ε) (Horizontalpolarisation) vorhanden ist, der mit einem Wellenleiter 34 am Ausgang der eigentlichen Antenne verbunden ist. Der Summenkanal V (ε) arbeitet somit im Sende- und im Empfangsbetrieb, während die anderen Kanäle allein im Empfangsbetrieb arbeiten.The horizontal pistons H1 and H2 are connected via waveguides 161 and 162 to a coupler 163 , at the output of which there is a sum channel H (ε) (horizontal polarization) which is connected to a waveguide 34 at the output of the actual antenna. The sum channel V (ε) thus works in the transmit and receive modes, while the other channels work alone in the receive mode.

Wenn eine Winkelverfolgung nicht nur in einer Horizontalebene, sondern auch in einer dazu senkrechten Ebene erfolgen soll, ist es möglich, zusätzlich zu den beiden horizontal nebeneinander angeordneten Hornstrahlern 150 und 151 zwei weitere Hornstrahler zu benutzen, die über ihnen angeordnet sind.If angular tracking is to take place not only in a horizontal plane, but also in a plane perpendicular to it, it is possible to use two further horn radiators 150 and 151 which are arranged horizontally next to one another and which are arranged above them.

Die auf den Kanälen 30, 32, 34 empfangenen Signale werden durch Mischer 40, 42 bzw. 44 überlagert, welche durch einen gemeinsamen Empfängeroszillator 45 gespeist werden und deren Ausgänge 41, 43 und 47 über Vorverstärker 46 mit logarithmischen Verstärkern 50, 52 bzw. 54, welche Ausgänge 51, 53 bzw. 55 haben, verbunden sind. The signals received on channels 30, 32, 34 are superimposed by mixers 40, 42 and 44 , which are fed by a common receiver oscillator 45 and their outputs 41, 43 and 47 via preamplifiers 46 with logarithmic amplifiers 50, 52 and 54 , which have outputs 51, 53 and 55 , respectively.

Die Ausgänge 51 und 55 sind mit zwei Eingängen 56 bzw. 58 eines Doppelkomparators 60 verbunden.The outputs 51 and 55 are connected to two inputs 56 and 58 of a double comparator 60 .

Wenn mit V und H die auf dem vertikalen Summenkanal 30 bzw. auf dem horizontalen Summenkanal 34 empfangenen Energien bezeichnet werden, können die Ausgangssignale der logarithmischen Verstärker 50 und 54 in der Form log V bzw. log H ausgedrückt werden.If V and H denote the energies received on the vertical sum channel 30 and on the horizontal sum channel 34 , respectively, the output signals of the logarithmic amplifiers 50 and 54 can be expressed in the form of log V and log H, respectively.

Die Doppelkomparatorschaltung 60 enthält einen Differenzverstärker, der gestattet, ein Signal der Form k log zu bilden, und zwei Schwellenwertvergleicher mit den Schwellenwerten N₁ und N₂, so daß ein Binärsignal an dem Ausgang 61 der Schaltung 60 erzeugt wird, wenn folgende Bedingung erfüllt ist:The double comparator circuit 60 contains a differential amplifier which allows a signal of the form k log to be formed and two threshold value comparators with the threshold values N 1 and N 2, so that a binary signal is generated at the output 61 of the circuit 60 if the following condition is met:

In diesem Fall wird ein Signal mit dem Signalwert 1 oder "VIDEO FREIGEGEBEN" erzeugt. Im gegenteiligen Fall ist ein Signal mit dem Signalwert 0 an dem Ausgang 61 vorhanden. Dieses Signal wird an einen Eingang 62 eines UND- Gatters 65 angelegt.In this case a signal with the signal value 1 or "VIDEO ENABLED" is generated. In the opposite case, a signal with the signal value 0 is present at the output 61 . This signal is applied to an input 62 of an AND gate 65 .

Das Signal log V an dem Ausgang 51 des logarithmischen Verstärkers 50 ist ein mit "VIDEO RADAR" bezeichnetes Signal, das an einen Eingang 64 eines Schwellenwertverstärkers 66 angelegt wird, der an seinem anderen Eingang 67 eine Schwellenspannung S_k empfängt. Er erzeugt an seinem Ausgang 68 ein Signal, wenn das "VIDEO RADAR"- Signal über dem Schwellenwert S_k liegt, um den Einfluß des Rauschens zu beseitigen. Der Ausgang 68 ist mit einem zweiten Eingang 69 des UND-Gatters 65 verbunden. Letzteres liefert an seinem Ausgang 70 ein Signal jedes Mal dann, wenn eine Energie in der Vertikalpolarisationsebene erfaßt wird, deren Größe ausreicht, um einem Echo zu entsprechen (Erregung des Ausgangs 68 des Schwellendetektors 66), und wenn die Depolarisation dieses Echos in bezug auf den Vertikalpolarisationsimpuls, welcher dessen Ursprung ist, in bestimmten Grenzen bleibt, die erfahrungsgemäß einem Schiff entsprechen.The signal log V at the output 51 of the logarithmic amplifier 50 is a signal designated "VIDEO RADAR" which is applied to an input 64 of a threshold amplifier 66 which receives a threshold voltage S _k at its other input 67 . It produces a signal at its output 68 when the "VIDEO RADAR" signal is above the threshold S _k to remove the influence of the noise. The output 68 is connected to a second input 69 of the AND gate 65 . The latter provides a signal at its output 70 each time an energy is detected in the vertical polarization plane, the size of which is sufficient to correspond to an echo (excitation of the output 68 of the threshold detector 66 ) and if the depolarization of this echo with respect to the Vertical polarization pulse, which is its origin, remains within certain limits, which experience has shown to correspond to a ship.

Die Ausgangssignale des UND-Gatters 65 (Signalwert 0 oder 1) werden mit Hilfe einer Adressier- und Inkrementierschaltung 102 in den Positionen eines Zählspeichers 104 adressiert.The output signals of the AND gate 65 (signal value 0 or 1) are addressed with the aid of an addressing and incrementing circuit 102 in the positions of a counter memory 104 .

Eine Steuerschaltung 100, die den Betrieb des Radars steuert und über einen Verbindungsbus 105 mit dem frequenzvariablen Empfänger 24 verbunden ist, steuert den Adressiereingang 101 der Adressierschaltung 102. Letztere enthält einen nicht dargestellten Addierer zum Inkrementieren des in jeder adressierten Speicherposition 106 _i gespeicherten Inhalts um den Wert 0 oder 1, der an dem Ausgang 70 des UND-Gatters 65 vorhanden ist, und zum Wiedereinspeichern des neuen Resultats in dieser Speicherposition.A control circuit 100 , which controls the operation of the radar and is connected to the frequency-variable receiver 24 via a connection bus 105 , controls the addressing input 101 of the addressing circuit 102 . The latter contains an adder, not shown, for incrementing the content stored in each addressed memory position 106 _i by the value 0 or 1, which is present at the output 70 of the AND gate 65 , and for re-storing the new result in this memory position.

Es wird angenommen, daß, während die Antenne 12 einen Sektor abtastet, der gleich ihrem Öffnungshalbwinkel ist, ein Zug von N = 100 Impulsen gesendet wird. Im Überwachungsbetrieb wird das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen in m Entfernungsabschnitte (portes de distance), beispielsweise 1000, unterteilt. Der Speicher 104 enthält m Speicherpositionen 106 _i, die jeweils einem Entfernungsabschnitt entsprechen. Sie werden entsprechend der Serie von Zeitabschnitten gemäß dem Senden jedes Impulses unter der Steuerung der Steuerschaltung 100 adressiert. Bei jedem neuen Impuls j des Zuges von N Impulsen wird der Inhalt des Speichers 106 _i für den Entfernungsabschnitt mit dem Index i um eins inkrementiert oder nicht, je nach dem, ob ein Echo in diesem Entfernungsabschnitt nach dem Impuls j erfaßt worden ist und ob die Polarisation dieses Echos die durch den Komparator 60 überprüften Bedingungen erfüllt.It is believed that while antenna 12 is scanning a sector that is equal to its aperture half angle, a train of N = 100 pulses is sent. In monitoring operation, the time interval between two successive pulses is divided into m distance sections (portses de distance), for example 1000. The memory 104 contains m memory positions 106 _i , each of which corresponds to a distance section. They are addressed according to the series of periods according to the transmission of each pulse under the control of the control circuit 100 . With each new pulse j of the train of N pulses, the content of the memory 106 _i for the distance section with the index i is incremented by one or not, depending on whether an echo has been detected in this distance section after the pulse j and whether the Polarization of this echo meets the conditions checked by the comparator 60 .

Am Ende des Zuges von N Impulsen veranlaßt die Steuerschaltung 100 die Untersuchung der Inhalte der Positionen des Speichers 104. Eine Schwellenwertschaltung 110 am Ausgang dieses Speichers erzeugt ein Signal an ihrem Ausgang 111 jedes Mal dann, wenn die Anzahl n von günstigen Fällen in der geprüften Speicherposition 106 _i (d. h. die Anzahl n von aufeinanderfolgenden Echos, die in dem Entfernungsabschnitt i empfangen werden und Kenndaten aufweisen, die einem gesuchten Ziel entsprechen, unter der Gesamtzahl N von Impulsen des Zuges) größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, beispielsweise < 300. Daher ist am Ende jedes Zuges von N Impulsen ein Signal an dem Ausgang 111 für jeden Entfernungsabschnitt vorhanden, in welchem ein Echo des gesuchten Typs erfaßt worden ist, d. h. ein Echo aufgrund des Vorhandenseins eines Schiffes. Der Ausgang 111 gibt dann das Einschreiben des Vorhandenseins eines Ziels in dem Entfernungsabschnitt mit dem Index i in einen Ortungswert- oder Radaranzeigespeicher 115 auf eine Entfernungsanzeige auf einer Verbindung 116 aus der Steuerschaltung 100 hin frei.At the end of the train of N pulses, the control circuit 100 causes the contents of the positions of the memory 104 to be examined. A threshold circuit 110 at the output of this memory generates a signal at its output 111 each time the number n of favorable cases in the tested memory position 106 _i (ie the number n of successive echoes received in the distance section i and having characteristic data) corresponding to a searched target, below the total number N of pulses of the train) is greater than a predetermined threshold value, for example <300. Therefore, at the end of each train of N pulses, there is a signal at the output 111 for each distance section in which a Echo of the type sought has been detected, ie an echo due to the presence of a ship. The output 111 then enables the writing of the presence of a target in the range section with the index i into a location value or radar display memory 115 upon a range display on a connection 116 from the control circuit 100 .

Am Ende eines Zuges von N Impulsen sammelt somit der Radaranzeigespeicher 115 die Angaben über das Vorhandensein von p Schiffen in dem überdeckten Winkelsektor während dieser 100 Impulse. Die Operation wird wiederholt, um das gesamte Untersuchungsfeld der Antenne im Überwachungsbetrieb abzudecken.At the end of a train of N pulses, the radar display memory 115 thus collects the information about the presence of p ships in the covered angular sector during these 100 pulses. The operation is repeated to cover the entire inspection area of the antenna in surveillance mode.

Selbstverständlich ist die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung für das Erfassen von Ortungswerten oder Radaranzeigen aus Erläuterungsgründen sehr schematisch. Insbesondere sind keine Pufferspeicher und anderen Schaltungen dargestellt worden, die in Datenverarbeitungseinrichtungen für die praktische Ausführung der Schaltungsanordnung üblich sind, deren Prinzip dargestellt und beschrieben worden ist.Of course, the circuit arrangement shown in FIG. 1 for the detection of location values or radar displays is very schematic for reasons of explanation. In particular, no buffer memories and other circuits have been shown that are common in data processing devices for the practical implementation of the circuit arrangement, the principle of which has been shown and described.

Die Form der Verarbeitung der Echos aus der Zwischenfrequenzstufe kann im übrigen im Rahmen der Erfindung modifiziert werden. Insbesondere ist es möglich, die Werte der Echos mit Vertikalpolarisation und die Werte der Echos mit Horizontalpolarisation für jeden der Entfernungsabschnitte im Verlaufe des Zuges von 100 Impulsen zu erfassen und zu speichern. Es werden dann 2 m Signalintegratoren vorgesehen, um einen Mittelwert der Vertikalpolarisationsenergie nach N Impulsen und ebenso für die Echos, die den aufgefangenen Horizontalpolarisationsenergien entsprechen, zu erzeugen. Am Ende des Zuges von N Impulsen wird das Verhältnis dieser Mittelwerte gebildet. Wenn dieses Verhältnis in einer bestimmten Gabel liegt, erzeugt ein Schwellenwertdetektor ein Signal, welches das Vorhandensein eines Schiffes in dem betrachteten Entfernungsabschnitt anzeigt. Es kann außerdem das Verhältnis log Impuls für Impuls gebildet und daraus der Mittelwert über die N Impulse gebildet werden, um die Art der Ziele zu unterscheiden. Es ist vorteilhaft, insbesondere bei der ersten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist (Fig. 2), logarithmische Verstärker 50, 52, 54 zu benutzen, die von Haus aus eine große Dynamik haben, im Gegensatz zu Verstärkerschaltungen mit automatischer Verstärkungssteuerung, um eine lineare Normierung der in der Vertikal- und in der Horizontalpolarisationsebene empfangenen Echos vorzunehmen. Diese Normierung der in der Vertikal- und in der Horizontalpolarisationsebene empfangenen Echos vorzunehmen. Diese Normierung erfolgt sehr einfach durch Differenzbildung der Ausgangssignale der logarithmischen Verstärker, um Impuls für Impuls ein "VIDEO FREIGEGEBEN"-Signal zu erzeugen. Das Vorhandensein eines solchen Signals in Kombination mit dem "VIDEO RADAR"-Signal gestattet, ein System zur statistischen Analyse der Echos zu benutzen, die in jedem Entfernungsabschnitt für einen Zug von N Impulsen empfangen werden, das sehr einfach realisierbar ist. Es läuft nämlich im wesentlichen auf eine Einrichtung zur Verbuchung von günstigen Fällen in jedem der Entfernungsabschnitte hinaus.The form of processing the echoes from the intermediate frequency stage can also be modified within the scope of the invention. In particular, it is possible to record and store the values of the echoes with vertical polarization and the values of the echoes with horizontal polarization for each of the distance sections in the course of the train of 100 pulses. Then 2 m signal integrators are provided in order to generate an average of the vertical polarization energy after N pulses and also for the echoes that correspond to the captured horizontal polarization energies. At the end of the train of N pulses, the ratio of these mean values is formed. If this ratio lies in a particular fork, a threshold detector generates a signal which indicates the presence of a ship in the distance section under consideration. The log pulse by pulse ratio can also be calculated and the average of the N pulses can be calculated from this in order to distinguish the type of targets. It is advantageous, particularly in the first embodiment described above ( Fig. 2), to use logarithmic amplifiers 50, 52, 54 which are inherently dynamic, in contrast to amplifier circuits with automatic gain control to a linear one Normalize the echoes received in the vertical and in the horizontal polarization plane. This normalization of the echoes received in the vertical and in the horizontal polarization plane is to be carried out. This normalization is done very simply by subtracting the output signals of the logarithmic amplifiers in order to generate a "VIDEO ENABLED" signal pulse by pulse. The presence of such a signal in combination with the "VIDEO RADAR" signal allows a system to be used for statistical analysis of the echoes received in each distance section for a train of N pulses, which is very easy to implement. It essentially amounts to a device for booking favorable cases in each of the distance sections.

Die Ausgänge der logarithmischen Verstärker 51 und 53 sind außerdem mit den Eingängen 84 bzw. 85 einer Abstands- oder Abweichungsmessungsnormierschaltung 80 verbunden, die an ihrem Ausgang 81 ein Signal liefert, das von den Werten abhängig ist. Bekanntlich stellt ein solches Signal den Winkelabstand des in einem bestimmten Zeitpunkt empfangenen Echos von der Achse der Antenne in Kreiskoordinaten dar.The outputs of the logarithmic amplifiers 51 and 53 are also connected to the inputs 84 and 85, respectively, of a distance or deviation measurement normalization circuit 80 , which delivers a signal at its output 81 which is dependent on the values. As is known, such a signal represents the angular distance of the echo received at a specific point in time from the axis of the antenna in circular coordinates.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird im Überwachungsbetrieb das Signal an dem Ausgang 81 benutzt, um jedes Echo zu eliminieren, dessen Winkelabstand in bezug auf die Achse der Antenne größer als die Halböffnung dieser Antenne ist. Auf diese Weise wird jedes Echo eliminiert, das in den Sekundärkeulen der Antenne aufgefangen wird. Infolgedessen erstreckt sich die Verarbeitung zur Analyse der Depolarisation für jeden Zug von N Impulsen nur auf die Echos in der Hauptkeule der Bipolarisationsantenne 12.According to a development of the invention, the signal at the output 81 is used in the monitoring mode to eliminate any echo whose angular distance with respect to the axis of the antenna is greater than the half-opening of this antenna. In this way, any echo that is caught in the secondary lobes of the antenna is eliminated. As a result, the processing to analyze the depolarization for each train of N pulses extends only to the echoes in the main lobe of the bipolarization antenna 12 .

Wenn die "VIDEO RADAR"-Signale (an dem Ausgang 51) und die Abstandsmessungssignale (an dem Ausgang 53) zur Verfolgung in geeigneten Schleifen gemäß bekannten Systemen benutzt werden, kann das "VIDEO FREIGEGEBEN"-Signal auch als Kriterium benutzt werden, das gestattet, gewisse Gegenmaßnahmesignale zu beseitigen, sei es wegen ihrer geringen Depolarisation oder vielmehr wegen ihrer starken Depolarisation. Eine statistische Analyse analog der vorstehend beschriebenen kann in dem Winkelsektor ausgeführt werden, auf den die Antenne gerichtet ist, um die Auswirkungen von Echos von Gegenmaßnahmen zu vereiteln, die die Entfernungs- oder Winkelverfolgungsschleifen in bezug auf das gesuchte Ziel stören können.If the "VIDEO RADAR" signals (at output 51 ) and the distance measurement signals (at output 53 ) are used for tracking in appropriate loops according to known systems, the "VIDEO ENABLED" signal can also be used as a criterion that allows to eliminate certain countermeasure signals, either because of their low depolarization or rather because of their strong depolarization. Statistical analysis analogous to that described above can be carried out in the angular sector to which the antenna is directed in order to prevent the effects of echoes from countermeasures which can disrupt the range or angle tracking loops with respect to the target sought.

Claims

1. A method for detecting ships at sea using a radar which emits polarized waves according to a predetermined diagram, characterized in that the modifications of the polarization diagram of the echoes picked up by the radar compared to the emitted waves are analyzed element by element to determine the distinguish between echoes transmitted by bait, such as Düppel ( 20 ), the analysis including measuring the energy of the echoes collected in two polarization directions in each resolution element in order to at least statistically indicate a deviation ratio of the polarization between the emitted waves and the received echoes determine and denjengen echoes, for which the deviation ratio is greater than a predetermined threshold (N₂), as not to reject a ship.

2. The method according to claim 1, characterized in that those echoes as a ship ( 16 ) are evaluated accordingly, for which the variation ratio of the polarization in a fork (N₁, N₂) is of predetermined values.

3. The method of claim 1 or 2, wherein the polarization of the emitted waves is linear, characterized in that that the deviation ratio is determined by the ratio between in the direction of polarization of the emitted waves (V) received energy and that in an orthogonal polarization direction (H) received energy is measured.

4. The method according to claim 3, characterized in that the polarization of the emitted waves is vertical.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the radar is a pulse radar, the carrier frequency is changed from one pulse to another, and that a statistical analysis of the polarization of the collected echoes over a train of several successive pulses in a certain angular sector (α / 2) is performed to make a selection among the echoes corresponding to ships ( 16 ) and the others.

6. The method according to claim 5, characterized in that with the antenna ( 12 ) of the radar a certain field (β) is scanned, and that at least a train of pulses in each sector element of this field, which corresponds to the angular opening of the antenna, is sent to obtain a radar map in the course of each scan of the antenna.

7. Radar for the detection of ships at sea, with means for anti-countermeasures and with means for emitting polarized waves, characterized by an antenna ( 12 ), by means for collecting the energy of the echoes received by this antenna, according to two orthogonal polarization diagrams ( 30, 34 ), by means ( 60 ) for comparing the energy collected in these two directions to generate a signal, element by element indicating the degree of depolarization of the echoes of each target with respect to the emitted waves, and by selection means ( 65 ) for eliminating echoes as non-ships ( 16 ) accordingly, the degree of depolarization is greater than a certain threshold (N₂).

8. Radar according to claim 7, characterized in that the emitted waves in one of the directions (V) of a bipolarization antenna ( 12 ) are linearly polarized and that the comparison means ( 60 ) generate a signal for each target, which depends on the ratio of those in the Transmitted polarization direction captured energy and the energy captured in the orthogonal polarization direction is dependent.

9. Radar according to claim 8, characterized in that the emitted waves are polarized.

10. Radar according to one of claims 7 to 9, characterized in that the transmission devices contain a pulse generator ( 24 ) and that the comparison devices and / or the selection devices contain a device for statistical analysis of the signals that are on a train of successive pulses in one certain angular sector have been caught.

11. Radar according to claim 10, characterized in that the pulse generator ( 24 ) operates at a variable frequency.

12. Radar according to claim 10 or 11, characterized in that the comparison devices contain means ( 51, 54 ) for logarithmic amplification of the signals received in the two orthogonal polarization planes.

13. Radar according to one of claims 10 to 12, characterized characterized in that the comparison devices in the Are able to process the energies in the two Polarization directions have been caught, namely pulse by pulse, and that the selection devices contain a selection threshold, to generate a pulse by pulse indication from dependent on the output signal value of the comparison devices is, and facilities for recognizing whether the number of cheap ads for each train of consecutive Pulses greater than a predetermined one Threshold is or not.

14. Radar according to one of claims 7 to 13, characterized in that the selectors are able to are to distinguish the signals, their degree of depolarization lies in a fork of predetermined values.