DE19543789C2 - Verfahren zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars. Dabei werden die Radarechos (Plots) zunächst mittels CFAR-Verfahren, eine Plot Map sowie einem räumlichen Schätzfilter mindestens einer vorläufigen Spur zugeordnet. Anschließend wird bei jedem neu erfaßten (gemessenen) Plot mittels eines Dopplertests die Zugehörigkeit des Plots zu einer vorläufigen Spur ermittelt und diese bejahendenfalls als Zielspur (verifizierte Spur) ausgegeben. Außerdem werden die zu der Zielspur gehörenden Plots an dem Eingang des Schätzfilters zurückgeführt und dort ausgefiltert. Dadurch werden von dem Schätzfilter und dem Dopplertest während der Spurinitiierung lediglich unsichere Plots verarbeitet, wodurch eine konstante Falschtrackrate erreicht wird. DOLLAR A Eine bereits verifizierte Spur wird hingegen nach allgemein bekanntem Standardverfahren fortgesetzt, solange geeignete Plots gefunden werden, die zur verifizierten Spur passen.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 und einer Anordnung zur Durch­ führung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6. Ein solches Verfahren bzw. eine solche Anordnung sind bereits aus der EP 0 260 670 A2 bekannt.

Wird ein Pulsdoppler-Radar im Such-Modus verwendet, so wird ein vorgebbares räumliches Gebiet in zeitdiskreten Abständen mit einer vorgebbaren räumlichen Abtastgeschwindigkeit durch eine Radarantenne abgetastet. Die für die räumliche Abtastung nötige Strahlschwenkung (Schwenkung des Sende-/Empfangs-Richtdiagramm) erfolgt mechanisch und/oder elektronisch, beispielsweise durch eine mecha­ nisch bewegte (Sende-/Empfangs-)Antenne und/oder eine phasengesteuerte Antenne ("Phased Array Antenna"). Mit einem solchen Pulsdoppler-Radar werden zunächst alle (Radar-)Ziele detektiert, welche Radar-Wellen reflek­ tieren. Diese (Radar-)Ziele werden im Rahmen dieser An­ meldung unterteilt in zu detektierende systematisch be­ wegte Ziele, das sind insbesondere bewegte Flugkörper, bewegte Schiffe und/oder bewegte Kraftfahrzeuge, sowie Clutter, das sind insbesondere (Radar-)Festziele sowie statistisch bewegte (Radar-)Ziele, beispielsweise Radar- Relexionen von Meereswellen und/oder meteorologischen Erscheinungen, z. B. Wolken und/oder Regen.

Zur Unterscheidung eines systematisch bewegten Zieles von diesem umgebenden Clutter (bewegt und/oder unbewegt) werden für alle bewegten Ziele (systematischen sowie Clutter) in einer (Radar-)Auswerteeinheit, beispielsweise aus einem den detektierten Zielen entsprechenden Video­ signal, zunächst sogenannte Plots erzeugt. Diese enthalten Informationen, insbesondere über die Geschwindigkeit sowie Richtung eines bewegten Zieles (systematisch oder Clut­ ter). Im folgenden wird die zu einem zu detektierenden sy­ stematisch bewegten Ziel gehörende Spur auch Zielspur ge­ nannt. Die zum bewegten Clutter gehörende Spur wird Falschtrack genannt.

Für eine zuverlässige Erkennung (Detektion) einer Zielspur ist es zweckmäßig, alle vorhandenen Falschtracks zu unter­ drücken. Diese Unterdrückung ist bei einem Pulsdoppler- Radar mit einer MTD-(Signal-)Verarbeitung ("Moving Target Detection" (Bewegtziel-Erkennung)) möglich durch

• - ein CFAR-Verfahren (constant false alarm rate) konstante Falschalarm-Rate)),
• - unterschiedliche (Clutter-)Maps, das heißt Speicher, in denen Fest- und/oder Bewegt-Clutter gespeichert werden,
• - Klassifikationsschaltungen, mit denen z. B. aus der Größe und/oder Geschwindigkeit eines Radarechos ein Ziel von Clutter unterschieden werden kann, sowie
• - Schätzfilter, beispielsweise Kalmanfilter, zur Ermittlung von räumlichen Zielspuren.

Aus der EP 0 260 670 A2 ist ein Verfahren zur Verringerung von Falschzielmeldungen in einem Pulsdoppler-Radar beschrieben, das mit einem Empfangsteil und einem nachgeschalteten Prozessor zur CFAR-, Doppler- bzw. ECCM-Auswertung ausgerüstet ist. Zur Ver­ ringerung von Falschzielmeldungen ist bei diesem bekannten Radargerät zwischen dem Prozessor und dem Parameter-Extraktor ein Komparator geschaltet, der die vom Prozessor abgegebenen Zielmeldungen von aufeinanderfolgenden Bursts dahingehend ver­ gleicht, ob eine Entfernungsübereinstimmung besteht. Dadurch werden nur die Signale im Parameter-Extraktor weiterverarbeitet, die von echten Zielen stammen.

Aus der DE 40 12 247 A1 ist die Verwendung eines schaltungs­ mäßig als Kalman-Filter ausgebildeten Schätzfilters in einem Pulsdoppler-Radargerät bekannt, mit dessen Hilfe in Echt-Zeit die Bahndaten von Zielen erfaßt werden, wobei die Signalauswer­ tung preiswert und materialsparend implementierbar ist.

Wird nun von einem Pulsdoppler-Radar eine hohe Empfindlich­ keit (große Reichweite) sowie eine schnelle Signalverarbei­ tung (Zeit bis zur Erkennung eines Zieles) gefordert, so muß für die erwähnten Unterdrückungs-Maßnahmen entweder ein technisch hoher Aufwand betrieben werden oder es muß eine erhöhte Falschalarm-Rate zugelassen werden. Denn eine Er­ höhung der Empfindlichkeit entspricht einer Erniedrigung einer (Detektions-)Schwelle und damit einer Vergrößerung der zu verarbeitenden Plotanzahl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem bei einer hohen Empfindlichkeit (hohen Reichweite) und einer vorgebbaren geringen Falsch­ alarm-Rate eine zuverlässige Erkennung einer Zielspur in kostengünstiger Weise möglich wird.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die in den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6 angebenenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine räumlich kompakte Auswerteeinheit herstellbar ist, die in einfacher, kostengünstiger sowie einsatzbereiter Weise transportierbar ist, beispielsweise auf einem Schiff und/oder einem Kraftfahrzeug.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß bereits vorhandene Pulsdoppler-Radare in kostengünstiger Weise nachrüstbar sind, so daß bei gleichbleibender Sendeleistung des Radars dessen Empfindlichkeit (Reichweite) bei der Zieldetektion im Clutter erheblich vergrößert wird.

Weitere Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung ent­ nehmbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf schematisch dargestellte Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1, Fig. 2 Blockbilder zur Erläuterung des Verfahrens.

Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Pulsdoppler-Radar, mit dem auf sowie über einer Meeres- und/oder Festland­ oberfläche bewegte Ziele, beispielsweise Flugkörper, fah­ rende Schiffe sowie fahrende Landfahrzeuge, zuverlässig erkannt werden sollen. Es ist ersichtlich, daß bei einer geforderten hohen Empfindlichkeit zumindest bei einer gro­ ßen Entfernung allenfalls ein geringer Amplitudenkontrast (im Videokanal) zwischen einem Ziel- und ein Clutter-Echo­ signal vorhanden ist. Letzteres kann beispielsweise von Wolken und/oder Meereswellen erzeugt werden. Die im Video­ kanal vorhandenen (Radar-)Echosignale, welche den räumli­ chen (Radar-)Auflösungszellen zugeordnet sind, werden Plots genannt. Die einem Ziel zuzuordnenden Plots werden Zielplots genannt. Die dem Clutter zuzuordnenden Plots werden Falschplots genannt. Bei hoher Empfindlichkeit des Radars ist in vielen Fällen zunächst keine Unterscheidung zwischen Ziel- und Falschplots möglich. Die zugehörigen räumlichen sowie zeitlichen Änderungen werden Zielspur (zum Ziel gehörend) und Falschtrack (zum Clutter gehörend) genannt. Von einem bewegten Ziel kann eine Zielspur ermit­ telt werden. Von bewegtem Clutter, beispielsweise einem Meereswellenzug, kann ein Falschtrack erzeugt werden. Zwi­ schen einer Zielspur und einem Falschtrack ist zunächst kein Unterschied vorhanden. Für eine zuverlässige Detek­ tion eines Zieles müssen daher immer beide berücksichtigt und ausgewertet werden. Dieses ist möglich mittels eines Schätzfilters, vorzugsweise eines Kalmanfilters, mit dem für jeden sich ändernden Plot eine zu erwartende Spur (Schätzwert) ermittelt wird. Stimmt eine vorgebbare Anzahl von Schätzwerten mit jeweils aktuell bestimmten Plots überein, so kann auf das Vorliegen einer erwünschten Ziel­ spur geschlossen werden. Es ist ersichtlich, daß mit einem vorgegebenen Kalmanfilter bei einer vorgegebenen Auswerte­ zeit (Systemreaktionszeit) lediglich eine davon abhängige Anzahl von Falschplots unterdrückt werden kann. Es ent­ steht also eine störende Falschtrack-Rate (Falschtracks/­ Zeiteinheit). Diese Falschplots und damit die Falschtracks werden bei der Erfindung dadurch verringert, daß die von dem Schätzfilter (Kalman-filter) erzeugten Zielspuren und Falschtracks mittels eines Dopplertests geprüft werden. Damit werden sowohl falsche (unzuverlässige) Zielspuren als auch Falschtracks identifiziert und ausgefiltert (un­ terdrückt).

Der Dopplertest basiert auf einem Vergleich zwischen einem (gemessenen) Dopplermeßwert, der zu einem vorgebbaren Zeitpunkt gemessenen Radarecho (Plot) gehört, und einer (geschätzten) Radialgeschwindigkeit, die zu demselben Zeitpunkt und zu demselben Plot gehört und die aus einer von dem Schätzfilter erzeugten vorläufigen Spur (Tentative Track) gehört. Dieser Dopplertest ergibt nur für ein ech­ tes bewegtes (und zu detektierendes) Ziel eine Überein­ stimmung. Die zugehörige Spur wird als Zielspur (Confirmed Track) ausgewählt und weiterverarbeitet, beispielsweise in einer nachgeschalteten Zielverfolgungs- und/oder Zieliden­ tifikationsanordnung.

Bei dem Dopplertest führen auch mehrdeutige Dopplermeß­ werte zu einem erwünschten eindeutigen Ergebnis, sofern bei dem prinzipiell verwendeten Sende-/Empfangssignal ("Radar-Waveform") die zugehörige PRF ("Pulse Repetition Frequency", (Pulswiederholfrequenz)) so groß ist, daß Meß­ ungenauigkeiten (des Dopplermeßwertes) einen vorgegebenen Doppler-Bereich (Geschwindigkeits-Bereich), der durch die in dem Pulsdoppler-Radar vorhandene Dopplerfilterbank be­ stimmt wird, nicht überschreiten.

Dabei ist es nachteilig, ein vorgebbares festes Doppler- Radar zu verwenden, das heißt, lediglich das Ausgangs­ signal eines vorgebbaren Dopplerfilters (welches einer zu erwartenden Geschwindigkeit des Zieles entspricht) sowie die Ausgangssignale der diesem Dopplerfilter benachbarten Dopplerfilter. Denn bei stark manöverierenden zu detektie­ renden Zielen, z. B. Flugkörpern, kann der sich ergebende Einfluß auf den Schätzfehler (der Flugspur) nicht genau genug vorherbestimmt werden. Die Ursache liegt darin, daß aufgrund der eingangs erwähnten zeitdiskreten Abtastung eine Spur (Zielspur sowie Falschtrack) nur in zeitdiskre­ ten Abständen und nicht zeitkontinuierlich vermessen wird. Bei der Erfindung werden daher immer die Ausgangssignale alle Dopplerfilter der vorhandenen Dopplerfilterbank ver­ wendet. Dadurch ergibt sich an sich in nachteiliger Weise für die auszuwertenden Ausgangssignale ein erhöhter Auf­ wand und damit eine erhöhte störende Auswertezeit.

Dieser Nachteil wird bei der Erfindung in einer Weiterbil­ dung dadurch vermieden, daß die Wahrscheinlichkeit be­ stimmt wird, mit der Falschziele (Clutterechos von Seegang und/oder festem Boden) einen Dopplermeßwert erzeugen, der einerseits gerade an der gemessenen Stelle (Ort) auftritt und andererseits auch noch einer vorhandenen Zielspur zu­ geordnet werden kann. Werden zur Bestimmung der Stelle (Ortes) mehrere Plots verwendet, so multiplizieren sich die zugehörigen Einzelwahrscheinlichkeiten der Meßwert­ sicherheit, so daß Falschziele eine sehr geringe Wahr­ scheinlichkeit erhalten.

Aus der Falschzielwahrscheinlichkeit einer Spur (Zielspur oder Falschtrack) wird über die Beziehung

P_Echtziel = 1 - P_Falschziel

auf die Wahrscheinlichkeit geschlossen, daß die vermessene Zielspur von einem echten Ziel stammt. Dabei ist es wich­ tig, daß vorher alle Plots von echten Zielen, die sich auf irgendeine Weise untypisch im Doppler verhalten und von daher mit Falschzielen verwechselt werden könnten, gekenn­ zeichnet und von der beschriebenen Verarbeitung im Dopp­ lertest ausgeschlossen werden.

Die Durchführung des beschriebenen Verfahrens wird anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Gemäß Fig. 1 wird aus dem von der Radar-Antenne empfange­ nen Signal zunächst ein in der Radartechnik übliches Videosignal S/I erzeugt und dieses einer CFAR-Schaltung CFAR zugeführt. Diese unterdrückt mittels eines Amplitu­ denschwellwertes (OS-Schwelle), einer Anpaßstufe C, mit C = C + Incr, sowie einer Multiplizierstufe X in bekannter Weise das im Videosignal S/I enthaltene Amplitudenrauschen mittels der adaptiven Schwellwertschaltung (X, C). Am Aus­ gang der CFAR-Schaltung CFAR entstehen den Radar-Auflö­ sungszellen zugeordnete Plots, deren Anzahl pro Zeitein­ heit, z. B. pro Scan (Umdrehung der Radar-Antenne), gleich N_Plot ist. Aus diesen Plots werden nun mittels mindestens einem Fest- und/oder Bewegziel-Speicher (Plot Map) alle diejenigen Plots ausgetastet, die bekannten Fest- und/oder Bewegt-Zielen zuzuordnen sind. Dabei wird eine adaptive Amplitudenschwelle Ampl, mit Ampl = Ampl + Incr, verwen­ det. Bei dieser Austastung entstehen Daten über das beim Meßvorgang vorhandene Wetter (Wetter-Parameter), z. B. An­ zahl und Größe von Wolkenfeldern. Am Ausgang der Plot-Map sind lediglich Plots vorhanden, die möglicherweise inter­ essierenden Radar-Zielen zuzuordnen sind, z. B. Flugkörpern und/oder Schiffen, die mit hoher Geschwindigkeit fahren. Diese interessierenden Plots werden über eine Addierstufe (+) einem räumlichen Schätzfilter, beispielsweise einem Kalmanfilter, zugeführt. Dieses erzeugt aus den Plots räumliche Spuren (Zielspuren und/oder Falschtracks), wel­ che echten (zu detektierenden) Zielen sowie Falschzielen zuzuordnen sind. Diese Spuren werden einer Schaltung zur Durchführung des Dopplertests zugeführt. Nach dem Doppler­ test, dessen Ausführung noch erläutert wird entstehen Falschtracks (falsche Zielspuren), wobei die Anzahl der zugehörigen Plots gleich N_FT ist, und (echte) Zielspuren, die auch bestätigte Zielspuren (Confirmed Tracks) genannt werden, wobei die Anzahl der zugehörigen Plots gleich N_CT ist. Die (echten) Zielspuren, die aus zugehörigen (echten) Plots bestehen, werden über eine einstellbare Zeitschal­ tung t, mit t = t + T_Scan, in welcher die Historie der Spur berücksichtigt wird, einem negativen Eingang der Sum­ mierschaltung (+) zugeführt. Dadurch werden alle Plots ausgetastet, die Zielspuren zuzuordnen sind. Es ist also ein Regelkreis vorhanden, der in eingeschwungenem Zustand dafür sorgt, daß am Eingang des räumlichen Schätzfilters lediglich zu prüfende Plots vorhanden sind, welche unsi­ cheren Spuren, das heißt noch nicht genau entscheidbaren Spuren, zuzuordnen sind. Am Eingang des Schätzfilters sind also nur möglicherweise falsche Plots vorhanden, deren An­ zahl gleich N_FP ist. Diese werden in dem Schätzfilter zu Versuchsspuren, deren Anzahl gleich N_TT ist, zusammenge­ stellt. Es ist ersichtlich, daß durch diesen Regelkreis, im eingeschwungenen Zustand, im Schätzfilter sowie beim Dopplertest lediglich die unsicheren Plots sowie die un­ sicheren Spuren (Tentative Tracks) überprüft werden müs­ sen. Dieses kann vorteilhafterweise in einer sehr kurzen Verarbeitungszeit erfolgen.

Im eingeschwungenen Zustand, das heißt wenn alle (echten) Zielspuren erzeugt sind, ermittelt sich die Übergangswahr­ scheinlichkeit P, daß aus einem Falschplot FP ein Falsch­ track FT entsteht, gemäß der Formel

P = P_POS . P_DOP = N_FT/N_FP mit

P_POS = N_TT/N_FP und P_DOP = N_FT/N_TT.

Dabei bedeuten
P_POS = Wahrscheinlichkeit, daß von dem Schätzfilter ein Falschplot einem Plot einer Versuchsspur (Tenta­ tive Track) zugeordnet wird,
P_DOP = Wahrscheinlichkeit, daß ein zu einer Versuchsspur gehörender Plot durch den Dopplertest einem Plot eines Falschtracks zugeordnet wird,
N_FP = Anzahl pro Zeiteinheit der am Eingang des Schätz­ filters anliegenden Falschplots,
N_TT = Anzahl pro Zeiteinheit der am Ausgang des Schätz­ filters entstehenden Plots, die einer Versuchs­ spur zugeordnet werden,
N_FT = Anzahl pro Zeiteinheit der nach dem Dopplertest entstehenden Plots, die einem Falschtrack zuge­ ordnet werden,
N_CT = Anzahl pro Zeiteinheit der nach dem Dopplertest entstehenden Plots, die einer Zielspur zugeordnet werden.

Für die Auswertung bei einer Pulsdoppler-Radaranlage ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Falschtracks prozen­ tual konstant gehalten wird. Mit dieser Voraussetzung er­ gibt sich für den Dopplertest, der Falschtracks ausfil­ tert, eine erforderliche SOLL-Übergangswahrscheinlichkeit P_DOP (SOLL) gemäß der Formel

P_DOP (SOLL) = N_FT/(N_FP . P_POS).

Die zu dem Schätzfilter (Kalmanfilter) gehörende Über­ gangswahrscheinlichkeit P_POS ist eine Funktion aus vorgeb­ baren festen Radarparametern und aus Spurparametern, wel­ che durch das Schätzfilter geschätzt worden sind. Die Übergangswahrscheinlichkeit P_POS ist weiterhin abhängig von der Anzahl M der Plots, die zu einer Versuchsspur (Tentative Track) verarbeitet worden sind, sowie einer Größe F_CW, die von der Art und der Anzahl der im Schätz­ filter verwendeten Korrelationsfenster abhängt, das heißt, für die Übergangswahrscheinlichkeit P_POS gilt die Formel

P_POS ~ (N_FP . F_CW)^M-1 mit F_CW ~ T³ _Scan,

wobei
T_Scan = Dichte (pro Flächeneinheit) der Falsch­ plots bedeutet.

Da in dieser Formel die Dichte T_Scan der Falschplots in mehrfacher (dreifacher) Potenz vorkommt, ist es vorteil­ haft, die bereits erwähnte adaptive CFAR-Schaltung CFAR mit nachgeschaltetem Fest- und/oder Bewegzielfilter (Plot Map) zu verwenden. Denn diese Filterkombination bewirkt, daß die Dichte der Falschplots näherungsweise konstant und räumlich homogen verteilt gehalten wird.

Bei dem Dopplertest wird, parallel zu der SOLL-Übergangs­ wahrscheinlichkeit P_DOP (Soll), eine zeitlich aktuell wirksame IST-Übergangswahrscheinlichkeit P_DOP (IST) er­ mittelt. Diese ist von vielen Faktoren abhängig, insbeson­ dere von der Art der Radar-Anlage, dem Clutter, Spur-Para­ metern, Meßfehlern sowie der (Radar-)Waveform.

Bei dem Dopplertest wird nun die SOLL- mit der IST-Über­ gangswahrscheinlichkeit verglichen. Ist nun P_DOP (IST) < P_DOP (SOLL), so steht mit hinreichender Sicherheit fest, daß die zu P_DOP (IST) gehörende Versuchsspur (Tentative Track) von einem echten Ziel stammt, das detektiert werden soll. Die Versuchsspur gilt damit als verifiziert und wird daher als gesicherte Zielspur (Confirmed Track) ausgege­ ben, beispielsweise auf einem Anzeigeschirm. Dabei ist zu berücksichtigen, daß sich die Zielspur aus einer räum­ lichen sowie zeitlichen Folge von zugehörigen (Ziel-)Plots zusammensetzt.

Für eine besonders zuverlässige Verifikation ist es vor­ teilhaft, eine vorgebbare Anzahl, beispielsweise fünf, zeitlich aufeinanderfolgende Plots vorzugeben, von denen mindestens einer zu einer vorgebbaren Versuchsspur gehören muß. Ist dieses nicht der Fall, so wird diese Versuchsspur (in dem Regelkreis) solange mit einer auf die Anzahl (fünf) begrenzten Spur-Historie weiterverfolgt, bis eine Verifizierung erfolgt und damit eine Ausgabe als Zielspur.

Alternativ dazu ist es möglich, daß die zu einer Versuchs­ spur gehörenden Plots von dem Schätzfilter verworfen wer­ den, das heißt zu keiner Spur gehörig, wenn eine vorgeb­ bare größere Anzahl, z. B. größer fünf, von Plots vorhanden ist, welche nicht der Versuchsspur zuzuordnen sind.

Die IST-Übergangswahrscheinlichkeit P_DOP (IST) wird im we­ sentlichen von Meßgrößen und deren Genauigkeit im Doppler­ bereich (Bestimmung der Geschwindigkeit eines Ziels) be­ einflußt, insbesondere von der an einer Versuchsspur be­ teiligten Anzahl M_B von (Sende-)Bursts der Radar-Antenne. Daraus folgt, daß der Dopplertest besonders zuverlässig ist, denn dieser stützt sich nicht nur auf aktuelle Radar­ bursts, sondern verarbeitet zusätzlich die Spur-Historie über die vorgebbare Anzahl, z. B. fünf, der zuletzt aufge­ laufenen Plots. Damit entsteht aber vorteilhafterweise kein zusätzlicher (Daten-)Verarbeitungsaufwand, da ledig­ lich die Versuchsspuren auf ihre Glaubwürdigkeit im Dopp­ lerbereich überprüft werden müssen. Die Anzahl der Ver­ suchsspuren ist aber gering, insbesondere aufgrund des be­ schriebenen Regelkreises.

Das beschriebene Verfahren ist in Fig. 2 als Blockbild dargestellt. Diese entspricht dem gestrichelt umrandeten Bereich in Fig. 1. Gemäß Fig. 2 werden die Falschplots (Anzahl N_FP) in dem Schätzfilter, mit einer damit verbun­ denen Plot-Korrelation, z. B. Plots (Anzahl N_TT) von Ver­ suchsspuren zusammengefaßt und deren Spur-Historie be­ rücksichtigt. In dem Schätzfilter werden zu jeder Ver­ suchsspur die zugehörigen Spurparameter (Spur Param) er­ mittelt, z. B. geometrischer Ort, Bewegungsrichtung, Ge­ schwindigkeit. Daraus werden nach einer Koordinaten-Trans­ formation (Koord Transf) die IST-Übergangswahrscheinlich­ keiten P_DOP (IST) für den Dopplertest ermittelt. Bei der Ermittlung von P_DOP (IST) wird die bei der Spur-Historie bereits aufgelaufene Anzahl (DN, z. B. DN = maximal fünf) von Bursts berücksichtigt sowie die aus der Plot Map (Fig. 1) abgeleiteten Wetter-Parameter. Aus den Spurparametern werden außerdem die Übergangswahrscheinlichkeit P_POS für das Schätzfilter und damit dann die SOLL-Übergangswahr­ scheinlichkeit P_DOP (SOLL) für den Dopplertest ermittelt. Für die Ermittlung der Übergangswahrscheinlichkeiten muß die genaue Anzahl (N_FP) der Falschplots bekannt sein. Die­ se Anzahl (N_FP) wird in einem Zähler (FP-Zähler) für die Falschplots ermittelt. In einem Schalter Sch wird der er­ wähnte Vergleich zwischen den IST- und SOLL-Übergangs­ wahrscheinlichkeiten P_DOP (IST), P_DOP (SOLL) durchgeführt. Ist P_DOP (IST) kleiner P_DOP (SOLL), so wird der Schalter Sch geschlossen und die zu der Versuchsspur (Tentative Track) gehörenden Plots ausgegeben. Letztere werden nun als zu einer bestätigten Spur (Confirmed Track) gehörig betrachtet.

Das Verfahren ist vorteilhafterweise auf nahezu jede Form des Sende-Signals bei einem Pulsdoppler-Radar anwendbar. Eine besonders gute Erkennung eines bewegten Zieles wird jedoch dann erreicht, wenn ein an die Art der zu detektie­ renden Ziele angepaßtes Sende-Signal, und damit auch das Empfangssignal verwendet wird. Beispielsweise ist es für eine eindeutige Erkennung vorteilhaft, bei dem Sende-/­ Empfangssignal die Pulswiederholzeit (PRF) an den zu er­ wartenden Geschwindigkeitsbereich der zu detektierenden Ziele anzupassen.

Für eine eindeutige Detektion, insbesondere von Flugkör­ pern, in einem großen Geschwindigkeitsbereich ist es vor­ teilhaft, ein Sende-/Empfangssignal zu verwenden, bei wel­ chem dann mehrere PRFs gestaffelt sind, das heißt, in je­ dem Sende-Signal (Burst) sind Pulse mit vorgebbar unter­ schiedlichen PRFs vorhanden. Dann sind die von einem Ziel reflektierten Radarechos in mehreren Bursts statistisch stark korreliert, weil diese Echos (Empfangssignale) nahe­ zu zu demselben Zeitpunkt empfangen und ausgewertet wer­ den. Es multiplizieren sich dann mehrere zu den Bursts ge­ hörenden Einzel-Übergangswahrscheinlichkeiten zu einer ge­ samten Plot-Wahrscheinlichkeit.

Es ist vorteilhaft, das beschriebene Verfahren mittels ei­ ner Datenverarbeitungsanlage durchzuführen, da mit dieser insbesondere die Übergangswahrscheinlichkeiten, die zum Teil auf Expertenwissen sowie gerätespezifischen Parame­ tern der Radar-Anlage beruhen, zuverlässig und schnell er­ mittelt werden können.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwendbar. Bei­ spielsweise ist möglich, das Verfahren bei einer bewegli­ chen Pulsradar-Anlage, beispielsweise auf einem Schiff oder Kraftfahrzeug zu verwenden. Denn das Verfahren zur Kontrolle der Falschtrack-Rate arbeitet während der Bewe­ gung der Radar-Anlage deshalb besonders effizient, weil sich die Signal- und/oder Datenverarbeitung in der Radar- Anlage automatisch und adaptiv nicht nur auf räumliche und/oder zeitliche Veränderungen von Clutterstörungen ein­ stellt, sondern auch jede Zielspur, einschließlich deren Historie, einzeln verarbeitet.

Das Verfahren kann weiterhin lediglich zur zuverlässigen Entdeckung von Zielspuren verwendet werden. Ist dann eine Zielspur (als Confirmed Track) vorhanden, so kann diese dann an weitere Anlagen, beispielsweise spezielles Zielverfolgungsradar, übergeben werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Erkennung eines bewegten Zieles mittels eines Pulsdoppler-Radars, wobei

• 1. ein zu überwachendes Gebiet von einer Sende-/Empfangs­ keule in Schritten der zugehörigen Radar-Auflösungs­ zellen abgetastet wird und
• 2. die zu den Radar-Auflösungszellen gehörenden Radar- Echos (Plots) mittels CFAR-Verfahren, einem Fest- und/­ oder Bewegtziel-Speicher sowie einem räumlichen Schätzfilter auf das Vorhandensein eines bewegten zu detektierenden Ziels überprüft werden,

dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß von jedem bewegten Ziel mittels des Schätzfilters zunächst eine vorläufige Spur erzeugt wird,
• 2. daß die zu der vorläufigen Spur gehörenden Plots einem Dopplertest zugeführt werden,
• 3. daß in dem Dopplertest aufgrund von Zugehörigkeits­ wahrscheinlichkeiten entschieden wird, ob mehrere von der Empfangsantenne aktuell erfaßte aufeinanderfolgen­ de Plots zu einer vorläufigen Spur gehören und daß be­ jahendenfalls die vorläufige Spur als eine bestätigte Spur (Zielspur) gekennzeichnet wird,
• 4. daß die zu einer Zielspur gehörenden Plots mittels eines Summiergliedes (+) aus den am Eingang des Schätzfilters anliegenden Plots ausgefiltert werden und
• 5. daß die zu einer bestätigten Zielspur gehörenden Plots zur weiteren Verarbeitung ausgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dopplertest die zu einem gemessenen Plot gehörende Geschwindigkeit mit derjenigen der zugehörigen Spur ver­ glichen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß von dem Schätzfilter und dem Dopplertest von einem aktuell gemessenen Plot zeitlich fortlaufend während eines vorgebbaren Zeitraumes die Zuge­ hörigkeit des Plots zu einer Spur ermittelt wird und daß bei einer Nichtübereinstimmung während des Zeitraumes die ganze Spur verworfen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß aus den zu einer vorläufigen Spur gehörenden Parametern eine SOLL-Übergangswahrschein­ lichkeit für einen zu erwartenden gemessenen aktuellen Plot ermittelt wird,

• 1. daß mittels des gemessenen aktuellen Plots eine IST- Übergangswahrscheinlichkeit bestimmt wird, und
• 2. daß die vorläufige Spur als Zielspur ausgegeben wird, wenn die IST-Übergangswahrscheinlichkeit kleiner als die SOLL-Übergangsgeschwindigkeit ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Sende-/Empfangssignal gestaf­ felte Pulsfolgefrequenzen enthält.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß eine CFAR-Schaltung mit nachgeschalteter Fest- und/oder Bewegtclutter-Karte zur Ermittlung der Zugehörigkeit eines Plots zu einem Bewegtziel vor­ handen ist,
• 2. daß aus mehreren einem Bewegtziel zuzuordnenden Plots in einem Schätzfilter eine vorläufige Spur des Ziels erstellt wird,
• 3. daß in einem Dopplertest die Zugehörigkeit eines aktu­ ell gemessenen Plots zu einer vorhandenen bestätigten Spur ermittelt wird,
• 4. daß dem Eingang des Schätzfilters ein Summierglied (+) vorgeschaltet ist, an dessen invertierendem Eingang die zu einer bestätigten Spur gehörenden Plots anlie­ gen, so daß am Ausgang des Summiergliedes (+) ledig­ lich Plots entstehen, die keiner bestätigten Spur zu­ zuordnen sind,
• 5. daß in dem Schätzfilter sowie dem Dopplertest ledig­ lich diejenigen Plots verarbeitet werden, die bislang noch keiner bestätigten Spur zugeordnet worden sind, und
• 6. daß die am Ausgang des Dopplertests anliegenden be­ stätigten Spuren als Zielspuren für eine weitere Ver­ arbeitung anliegen.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß der Dopplertest mittels eines Schalters (Sch) erfolgt, und
• 2. daß bei im Vergleich zur SOLL-Übergangswahrscheinlichkeit kleineren IST-Übergangswahrscheinlichkeit der Schalter (Sch) geschlossen wird, so daß eine Ausgabe der am Eingang anlie­ genden vorläufigen Spur als verifizierte Zielspur erfolgt.