DE4041204A1

DE4041204A1 - Adaptive threshold setting for radar echo measurement window - has windows divided into fields for iterative comparisons of weighted mean and standard deviation of amplitude

Info

Publication number: DE4041204A1
Application number: DE19904041204
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl Ing Boettcher; Reiner Dipl Ing Heun; Reinhard Dipl In Schaetzthauer; Siegfried Dipl Ing Vogel
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1992-06-25
Anticipated expiration: 2010-12-22
Also published as: DE4041204C2

Abstract

Within the window an amplitude mean (Mu1 etc.) and standard deviation (sigma) are assigned to each field of 64 or ore radar resoln. cells and stored in programmable read only memories (PROM1,PROM2). One memory (PROM1) produces a squared mean which is used together with the mean square to address the other memory (PROM2) providing the standard deviation. Redn. and target recognition thresholds (RED,ZEK) are compared with linear overall mean and standard deviation values multiplied by estimation factors. USE/ADVANTAGE - Esp. in surveillance of shipping lanes. Misinterpretation of target information is excluded with higher security.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der DE-C2-31 12 323 bekannt ist.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, as known from DE-C2-31 12 323 is.

Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird ein zu überwa chendes Gebiet, insbesondere eine Schiffahrtsstraße, durch ein Raster in Teilgebiete, die im folgenden auch als Ein zelfelder bezeichnet werden, unterteilt. Mehrere Einzel felder sind zu einem Rahmen, der im folgenden auch als Meßfenster bezeichnet wird, zusammengefaßt. Zur Schwell wertbildung wird zunächst für alle Einzelfelder des Meß fensters ein erster Mittelwert der Echointensität gebil det. Dieser wird gegebenenfalls mit einem Bewertungsfaktor größer eins multipliziert. Dann werden diejenigen Einzel felder von der Weiterbearbeitung ausgeschlossen, deren In tensität größer als der bewertete erste Mittelwert ist. Für die verbleibenden Einzelfelder wird ein zweiter Mit telwert gebildet. Dieser bildet den gesuchten Schwellwert.In the method described there, one is too high area, especially a shipping route a grid in sub-areas, which in the following also as a fields are subdivided. Multiple singles fields are part of a framework, which in the following is also called Measurement window is summarized. To the swell Value formation is initially carried out for all individual fields of the measurement window a first average of the echo intensity det. If necessary, this is calculated using an evaluation factor multiplied by one. Then those become single fields excluded from further processing, whose In intensity is greater than the evaluated first mean. A second Mit is used for the remaining individual fields telwert formed. This forms the threshold value sought.

Es hat sich nun herausgestellt, daß dieses Verfahren vor allem im Nahbereich einer Radaranlage zu Fehlinformation führt. Auch Zielanhäufungen im Fernbereich führen zu falschen Informationen über die tatsächliche Zielinforma tion. Es hat sich nun weiter herausgestellt, daß diese Probleme einerseits auf einem zu kleinen Meßfenster beru hen. Andererseits ist der dort implementierte Algorithmus nicht in der Lage zu verhindern, daß auch Zielinformation bei schwer zu entscheidenden Grenzfällen fälschlicherweise als Clutter interpretiert wird. Damit wird eine falsche Clutterverteilung vorgetäuscht und die entsprechenden Schwellen im allgemeinen zu hoch angesetzt.It has now been found that this method works especially in the vicinity of a radar system for misinformation leads. Long-range target accumulations also lead to incorrect information about the actual target information tion. It has now been found that this Problems on the one hand are based on a measurement window that is too small hen. On the other hand is the algorithm implemented there unable to prevent even target information incorrectly in borderline cases that are difficult to determine is interpreted as a clutter. This will be a wrong one Fake clutter distribution and the corresponding Thresholds generally set too high.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfah ren dahingehend zu verbessern, daß mit großer Sicherheit eine Fehlinterpretaton von Zielinformation ausgeschlossen wird.The object of the invention is a generic method ren to improve that with great certainty a misinterpretation of target information is excluded becomes.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschrieben. Die weiteren Ansprüche be inhalten vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildun gen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The solution to this problem is in the characterizing part of the Claim 1 described. The other claims be contain advantageous designs and / or further training gene of the method according to the invention.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, für den Clutter einen Schwellwert anzugeben, der sowohl örtlich als auch zeitlich adaptiv ist. A first advantage of the invention is that it it is possible to specify a threshold value for the clutter, that is both spatially and temporally adaptive.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß es sehr zuverlässig möglich ist, insbesondere bei dem Anwendungsgebiet Schif fahrt, zur Bildung des Schwellwertes Zielinformation aus zuschließen und lediglich aus der verbleibenden (Clutter-) Information den örtlich und zeitlich adaptiven Schwellwert für Clutter zu bestimmen.A second advantage is that it is very reliable is possible, especially in the field of application ship drives out to form the threshold target information close and only from the remaining (clutter) Information on the spatially and temporally adaptive threshold to determine for clutter.

Ein dritter Vorteil besteht darin, daß zu der Bestimmung des Schwellwertes sowohl ein fest vorgebbares Meßfenster, das aus einer fest vorgebbaren Anzahl von Einzelfeldern besteht, verwendbar ist als auch ein variables Meßfenster, dessen Anzahl der Einzelfelder örtlich und/oder zeitlich veränderlich ist. Dadurch ist eine sehr flexible Anpassung an die vorhandene Ziel- und/oder Cluttersituation möglich.A third advantage is that of determining of the threshold value both a predeterminable measurement window, that from a predeterminable number of individual fields exists, can be used as well as a variable measuring window, the number of individual fields locally and / or temporally is changeable. This makes a very flexible adjustment possible to the existing target and / or cluster situation.

Die Erfindung bezieht sich auf die Überwachung eines größeren Gebietes, insbesondere bei der Schiffahrt. Das Gebiet ist rasterförmig in Einzelfelder, die aus mehreren Radarauflösungszellen bestehen, aufgeteilt. Mehrere Ein zelfelder sind zu einem Meßfenster zusammengefaßt. Die Größe des Meßfensters sowie diejenige des Einzelfeldes ist beispielsweise entsprechend dem zu überwachenden Gebiet sowie der gewünschten örtlichen Auflösung wählbar. Dabei kann die Größe des Meßfensters fest oder variabel gewählt werden. Beispielsweise besteht ein Meßfenster aus einund zwanzig Einzelfeldern. Die Erfindung betrifft eine Auswer tung der Radarsignale im Videobereich. Dabei ist jedem Einzelfeld ein Amplitudenwert zugeordnet, welcher der Echointensität entspricht. Die Erfindung beruht darauf, daß für jedes Meßfenster ein (Amplituden-) Schwellwert ge bildet wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Schwellwert nur in einem bestimmten Einzelfeld gilt, das auch Meßfeld oder Zentralfeld genannt wird. Dieses Meßfeld wird im allgemeinen im Mittelpunkt oder Schwerpunkt des Meßfensters angeordnet. Zu benachbarten Meßfeldern gehören daher sich überlappende Meßfenster. Jedes Meßfenster kann daher einen anderen Schwellwert besitzen. Auf diese Weise können unterschiedliche Clutterarten berücksichtigt wer den, z. B. Nah- oder Fernfeldclutter, See- und/oder Wol kenclutter. Für jede Clutterart wird ein Schwellwert be stimmt, der in vorteilhafter Weise außer der beschriebenen Ortsabhängigkeit zusätzlich noch eine Zeitabhängigkeit be sitzt. Dadurch ist auch zeitabhängiger Clutter, z. B. sich ändernder Seegang während eines Sturmes, sehr zuverlässig erfaßbar. Die Schwellwerte werden in überraschender Weise nur aus der in einem Meßfenster vorhandenen Clutterinfor mation gebildet, Zielinformation wird zuverlässig ausge schlossen.The invention relates to the monitoring of a larger area, especially in shipping. The Area is grid-like in individual fields, which consist of several Radar resolution cells exist, divided. Multiple one Fields are grouped into a measurement window. The The size of the measurement window and that of the individual field is for example, according to the area to be monitored as well as the desired local resolution. Here the size of the measuring window can be fixed or variable will. For example, a measurement window consists of one and one twenty individual fields. The invention relates to a Auswer radar signals in the video area. Everyone is there An individual field is assigned an amplitude value, which is the Echo intensity corresponds. The invention is based on that a (amplitude) threshold value for each measurement window is forming. It is particularly advantageous if this Threshold only applies in a certain individual field that also called measuring field or central field. This measuring field is generally the focus or focus of the Measuring window arranged. Belong to neighboring measuring fields hence overlapping measurement windows. Every measurement window can therefore have a different threshold. In this way different clutter types can be considered the, e.g. B. near or far field clutter, sea and / or Wol kenclutter. A threshold value is set for each clutter type true, which is advantageous in addition to that described Location dependency also a time dependency sits. This also means time-dependent clutter, e.g. B. yourself changing sea conditions during a storm, very reliable detectable. The threshold values are surprisingly only from the clutter information available in a measurement window mation formed, target information is reliably generated closed.

Anschließend an die Schwellwertbildung wird innerhalb ei nes Meßfensters, insbesondere innerhalb eines ausgewählten Einzelfeldes, dem sogenannten Meßfeld (Zentralfeld), jeder Amplitudenwert einer Radarauflösungszelle mit dem zu dem Meßfenster gehörenden Schwellwert verglichen. Eine Zielin formation liegt vor, wenn der Amplitudenwert größer als dieser Schwellwert ist.Subsequent to the threshold value formation is within ei measurement window, especially within a selected one Individual field, the so-called measuring field (central field), each Amplitude value of a radar resolution cell with that to Threshold value belonging to the measurement window compared. A target formation occurs when the amplitude value is greater than this threshold is.

Da nun in einem Meßfenster sowohl Clutter- als auch Ziel information vorhanden sein kann, ist es zur Bildung des Schwellwertes erforderlich, zunächst alle Zielinformation von der Weiterverarbeitung auszuschließen. Dieses erfolgt dadurch, daß innerhalb des Meßfensters zunächst diejenigen Einzelfelder, in denen Zielinformation vorhanden ist, von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen werden. Der Schwell wert wird dann auf der Grundlage der verbleibenden Einzel felder, die dann nur noch Clutterinformation enthalten, ermittelt. Die Bestimmung dieser Einzelfelder erfolgt durchSince both clutter and target are now in one measurement window information may exist, it is to form the Threshold values required, first all target information to be excluded from further processing. This is done in that those within the measurement window Individual fields in which target information is available from further processing are excluded. The swell is then worth based on the remaining individual fields that then only contain clutter information, determined. These individual fields are determined by

1. a pre-selection in which all individual fields, in those with high likelihood of target information is present to be eliminated and
2. at least one subsequent run, in which also those individual fields that disturb contain residuals of target information be divorced.

Anschließend wird auf der Grundlage der verbleibenden Ein zelfelder der Schwellwert gebildet und dann insbesondere die Amplituden der Radarauflösungszellen innerhalb des Meßfeldes oder alle Amplituden der Radarauflösungszellen innerhalb des Meßfensters mit dem zu diesem gehörenden Schwellwert verglichen. In dem Meßfeld oder einem anderen Einzelfeld liegt Zielinformaton vor, wenn die zugehörige Amplitude größer als der Schwellwert ist. Dieses Verfahren wird im folgenden näher erläutert.Then, based on the remaining one fields the threshold value is formed and then in particular the amplitudes of the radar resolution cells within the Measuring field or all amplitudes of the radar resolution cells within the measurement window with the one belonging to it Threshold compared. In the measuring field or another Target information is available in individual fields if the corresponding one Amplitude is greater than the threshold. This method is explained in more detail below.

Bei der Erfindung wird innerhalb eines Meßfensters jedem Einzelfeld i, mit i = 1 bis N (N = Anzahl der Einzelfelder innerhalb des Meßfensters), ein Amplitudenwert Mü_i und eine Standardabweichung σ_i zugeordnet, gemäß den FormelnIn the invention, an amplitude value Mu _i and a standard deviation σ _{i are} assigned to each individual field i, with i = 1 to N (N = number of individual fields within the measuring window), according to the formulas

und and

Dabei bedeuten M, z. B. M 64, die Anzahl der Radarauf lösungszellen innerhalb eines Einzelfeldes und a_x die zu der Radarauflösungsszelle x gehörende lineare Amplitude der Echointensität im Videobereich einer Radaranlage.M mean z. B. M 64, the number of radar resolution cells within a single field and a _x the linear amplitude of the echo intensity belonging to the radar resolution cell x in the video area of a radar system.

Nach dem ersten oben genannten Durchlauf entstehen für das Meßfenster ein vorläufiger linearer Gesamtmittelwert MW für die Amplituden Mü_i und eine vorläufige Gesamtstandard abweichung SIGMA gemäß den FormelnAfter the first run mentioned above, a preliminary linear overall mean MW for the amplitudes Mü _i and a preliminary overall standard deviation SIGMA according to the formulas are created for the measurement window

undand

Die beiden Werte können, sofern aus technischen und/oder statistischen Gründen erforderlich, noch mit einem Bewer tungsfaktor multipliziert werden. Diese sind dann bewer tete Vergleichswerte für Mü_i und σ_i der Einzelfelder. Diese werden von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen, wenn Mü_i und/oder σ_i größer als MW bzw. SIGMA sind.If necessary for technical and / or statistical reasons, the two values can also be multiplied by an evaluation factor. These are then evaluated comparison values for Mü _i and σ _{i of} the individual fields. These are excluded from further processing if Mü _i and / or σ _{i are} greater than MW or SIGMA.

Ein zweiter oder mehrere weitere Durchläufe bewirken le diglich, daß MW und SIGMA zuverlässiger werden. Nach dem letzten Durchlauf entstehen endgültige Werte für MW und SIGMA, aus denen dann der gesuchte Schwellwert bestimmt wird, was weiter unten noch näher erläutert wird.A second or more further runs cause le only that MW and SIGMA become more reliable. After this final values for MW and SIGMA, from which the desired threshold value is then determined is what is explained in more detail below.

Die oben erwähnte Vorselektion verhindert bereits vor der Bildung des vorläufigen Gesamtmittelwertes MW, daß starke Amplituden, die mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit Ziel echos, z. B. Schiffechos, darstellen, zu einem falschen Gesamtmittelwert MW führen und damit auch zu falschen Schwellwerten für die Meßfenster. Zielinformation, z. B. Schiffechos, die den vorläufigen Gesamtmittelwert MW er höht, bewirkt, daß eventuell noch solche Einzelfelder zur Clutterbestimmung zugelassen werden, die keine reine Clut terinformation sondern auch noch störende Zielinformation enthalten. Dadurch wären Entscheidungsschwellen für Nutz- oder Störinformation nicht mehr rein clutteradaptiv son dern könnten aufgrund fehlinterpretierter Zielechos zu hoch angesetzt sein.The above-mentioned pre-selection prevents even before Formation of the provisional total mean MW that strong Amplitudes that target with very high probability echoes, e.g. B. ship echoes, represent a wrong Overall mean MW lead and thus also wrong Threshold values for the measurement window. Target information, e.g. B. Ship echoes representing the provisional total mean MW increases, means that such individual fields may still be used Clutter determination are permitted that are not a pure clut terinformation but also disruptive target information contain. This would make decision thresholds for utility or fault information no longer purely clutter-adaptive son due to misinterpreted target echoes be set high.

Bei der Vorselektion werden für das Meßfenster zunächst feste Werte vorgegeben, z. B. Mü1 bis Mü4 für den Amplitu denmittelwert Mü_i und S1 bis S4 für die Standardabweichung σ_i. Diese festen Werte basieren auf Meß- und/oder Erfah rungswerten. Beispielsweise kann man nur die von einer Schiffsschraube verursachte Wellenbildung, die sogenannte Hecksee, erfassen und aus den zugehörigen Amplituden der Einzelfelder die festen Werte bestimmen. Demjenigen Meß fenster, das im wesentlichen die Hecksee erfaßt, können auf diese Weise zunächst feste (Erfahrungs-) Werte für MW und SIGMA vorgegeben werden. Analog kann beispielsweise mit einem Meßfenster, das im wesentlichen Wolken umfaßt, verfahren werden. Es ist ersichtlich, daß zu diesen ört lich verschiedenen Meßfenstern auch unterschiedliche vor gebbare MW- und SIGMA-Werte gehören können. Auf diese Weise können zunächst jedem Meßfenster feste, vorgebbare MW- und SIGMA-Werte, die nur dem in diesem Meßfenster vor handenen Clutter entsprechen, zugeordnet werden. Bei der Vorselektion werden die zu den Einzelfeldern gehörenden Werte Mü_i und σ_i mit den zunächst vorgegebenen MW- bzw. SIGMA-Werten Mü1 bis Mü4 bzw. S1 bis S4 verglichen. Es wird nun vorläufig angenommen, daß Zielinformation in ei nem Einzelfeld vorliegt, wenn Mü_i und/oder σ_i größer sind als die zugehörigen zunächst fest vorgegebenen Werte. Ein zelfelder, in denen auf diese Weise bestimmte Zielinforma tion vorliegt, werden nun von der weiteren Bearbeitung ausgeschlossen. Durch diese Vorselektion wird vorteilhaf terweise vorab eine störende Beeinflussung der später noch genauer erläuterten Bildung des örtlich und zeitlich adap tiven Schwellwertes erheblich vermindert. Bei dieser Vor selektion können z. B. Einzelfelder, in denen eindeutige Zielinformation von Schiffen vorliegt, von der weiteren Bearbeitung ausgeschlossen werden. Allerdings können mit einer geringen Wahrscheinlichkeit immer noch Einzelfelder, die störende Reste der Zielinformation enthalten, vorkom men. Nach dieser Vorselektion sind in dem Meßfenster zur Bestimmung des Schwellwertes nur noch Einzelfelder zuge lassen, die im wesentlichen Clutter und eventuell geringe, aber störende Reste der Zielinformation enthalten. Um auch diese störende Reste zu entfernen, schließt sich nun eine weitere Selektion der Einzelfelder an. Diese Selektion be steht, entsprechend der erforderlichen Zuverlässigkeit, aus mindestens einem Durchlauf, der folgende Verfahrens schritte enthält:During the preselection, fixed values are initially specified for the measuring window, e.g. B. Mü1 to Mü4 for the amplitude average Mü _i and S1 to S4 for the standard deviation σ _i . These fixed values are based on measured and / or empirical values. For example, you can only record the wave formation caused by a propeller, the so-called Hecksee, and determine the fixed values from the associated amplitudes of the individual fields. That measuring window, which essentially covers the Hecksee, can initially be given fixed (experience) values for MW and SIGMA in this way. The same procedure can be used, for example, with a measuring window that essentially comprises clouds. It can be seen that these locally different measurement windows can also include different predeterminable MW and SIGMA values. In this way, fixed, predeterminable MW and SIGMA values which only correspond to the clutter present in this measurement window can first be assigned to each measurement window. In the preselection, the values Mü _i and σ _i belonging to the individual fields are compared with the MW or SIGMA values Mü1 to Mü4 or S1 to S4 that were initially specified. It is now provisionally assumed that target information is present in a single field if Mü _i and / or σ _{i are} greater than the associated initially fixed values. A few fields in which certain target information is available in this way are now excluded from further processing. By means of this preselection, a disruptive influence on the formation of the locally and temporally adaptive threshold value, which will be explained in more detail later, is advantageously considerably reduced in advance. In this before selection z. B. Individual fields in which there is clear target information from ships can be excluded from further processing. However, with a low probability, individual fields that contain disturbing remnants of the target information can still occur. After this preselection, only individual fields are left in the measurement window for determining the threshold value, which essentially contain clutter and possibly small but disruptive residues of the target information. To remove these disturbing residues, another selection of the individual fields follows. Depending on the required reliability, this selection consists of at least one run that contains the following process steps:

a) from the remaining (after the pre-selection) MW and SIGMA values are determined in certain fields, according to the formulas (3) and (4) mentioned at the beginning. This mean amplitude MW and thus also the dependent SIGMA value is still with a Multiplied evaluation factor, if this from technical and / or statistical reasons is such.
b) in the individual fields remaining (after the preselection), the Mü i and σ i values are compared with the MW or SIGMA values determined according to method step a),
c) it is assumed that there are still disruptive residues of target information in a single field if the Mü i and / or σ i values are greater than the MW or SIGMA values determined according to method step a). Such an individual field is excluded from further processing,
d) Process step a) is repeated, but only for those remaining after process step c) Individual fields.

An diesen Durchlauf können sich weitere Durchläufe, welche die Verfahrensschritte b) bis d) enthalten, anschließen. Die Anzahl dieser zusätzlichen Durchläufe ist abhängig von der geforderten Zuverlässigkeit der MW- und SIGMA-Werte. Es wurde festgestellt, daß in der Praxis zwei Durchläufe ausreichend sind. Am Ende dieser Durchläufe sind endgül tige MW- und SIGMA-Werte vorhanden. Aus diesen wird der gesuchte Schwellwert a berechnet, gemäß der FormelThis run can be followed by further runs, which contain the process steps b) to d). The number of these additional runs depends on the required reliability of the MW and SIGMA values. It was found that in practice two passes are sufficient. At the end of these runs are final MW and SIGMA values available. These become the searched threshold a calculated according to the formula

a = f₁·MW + f₂·SIGMA,a = f ₁ · f ₂ · MW + SIGMA,

wobei f₁, f₂ Bewertungsfaktoren oder Bewertungsfunktionen darstellen, in denen technische und/oder statistische Ge gebenheiten berücksichtigt werden. f₁, f₂ können als Eich faktoren oder Eichfunktionen, die empirisch oder meßtech nisch ermittelt werden, betrachtet werden.where f ₁ , f _{2 represent} evaluation factors or evaluation functions in which technical and / or statistical conditions are taken into account. f ₁ , f ₂ can be viewed as calibration factors or calibration functions that are determined empirically or by measurement technology.

Dieser Schwellwert a, der für jedes Meßfenster verschieden sein kann, ist in zuverlässiger Weise lediglich von dem sich zeitlich und örtlich ändernden Clutter abhängig.This threshold a, which is different for each measurement window can be, is reliably only of that changing clutter depending on time and location.

Innerhalb eines Meßfensters werden nun alle Amplituden werte a_x, zumindest derjenige des Meßfeldes, mit dem zu dem Meßfenster gehörenden Schwellwert a verglichen. Amplitudenwerte a_x, die größer als dieser Schwellwert a sind, werden als Zielinformation weiter ausgewertet. Um zusätzlich noch eine weitere Sicherheit zu bekommen, daß die Schwellen unabhängig von Zielinformation und nur von Clutter erzeugt werden, wird eine Langzeitintegration der jeweiligen Schwelle durchgeführt. Damit erreicht man eine weitgehende Glättung sowie Konstanz der Schwellen.Within a measurement window, all amplitude values a _x , at least that of the measurement field, are now compared with the threshold value a belonging to the measurement window. Amplitude values a _x that are greater than this threshold value a are further evaluated as target information. In order to obtain additional security that the thresholds are generated independently of target information and only by clutter, long-term integration of the respective threshold is carried out. This achieves extensive smoothing and constant thresholds.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, die bei der Vorselektion vorhandenen festen Werte Mü1 bis Mü4 bzw. S1 bis S4 für MW und SIGMA fortlaufend zu ersetzen durch va riable MW- und SIGMA-Werte, die eine Funktion der nach den erwähnten Durchläufen berechneten MW- und SIGMA-Werten sind. Diese Funktion beruht auf empirischen Erfahrungswer ten und/oder Messungen sowie auf statistischen Berech nungen. Auf diese Weise können bereits bei der Vorselek tion zeitlich und örtlich adaptive MW- und SIGMA-Werte verwendet werden. Dadurch ist es möglich, die Anzahl der erwähnten Durchläufe zu verringern, so daß der gesuchte Schwellwert a in kürzerer Zeit ermittelt werden kann.An advantageous further development consists in the Preselection of existing fixed values Mü1 to Mü4 or S1 up to S4 for MW and SIGMA to be continuously replaced by va riable MW and SIGMA values, which are a function of the following mentioned runs calculated MW and SIGMA values are. This function is based on empirical experience ten and / or measurements as well as statistical calculations mentions. In this way, you can already at the Vorselek tion temporally and locally adaptive MW and SIGMA values be used. This enables the number of to reduce the passes mentioned so that the searched Threshold value a can be determined in a shorter time.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispiels näher erläutert. Die Figur zeigt ein Block schaltbild, das sich lediglich auf die Durchführung der Vorselektion bezieht. Für die übrigen Verfahrensschritte, z. B. Bildung des Schwellwertes a, sind lediglich Schal tungsanordnungen, z. B. Addier- sowie Multiplizierstufen, erforderlich, die einem Fachmann geläufig sind und/oder von der vorstehenden Beschreibung ableitbar sind.The invention is based on an embodiment example explained in more detail. The figure shows a block circuit diagram that only relates to the implementation of the Preselection relates. For the remaining process steps, e.g. B. formation of the threshold value a, are only scarf device arrangements, e.g. B. adding and multiplying stages, required, which are familiar to a person skilled in the art and / or can be derived from the above description.

Bei einer bevorzugten Anwendung der Erfindung auf das zu verlässige Erkennen von Schiffen (Schiffszielen) und daher auch auf die zuverlässige Erkennung von See- und/oder Wol kenclutter werden für die Vorselektion als feste Werte beispielsweise vier Werte, Mü1 bis Mü4, für den Amplitu denmittelwert MW gewählt. Diese Vergleichswerte beziehen sich z. B. auf unterschiedliche räumliche Bereiche, z. B. Nah- oder Fernbereich, und/oder unterschiedliche Arten des Clutters, z. B. Wolken- oder Seeclutter, und/oder unter schiedliche Clutterintensitäten. So kann z. B. der feste Vergleichswert Mü1 dem Fernbereich bei ruhiger See ohne Wolken zugeordnet sein. Diese festen Vergleichswerte beru hen z. B. auf Meß- und/oder Erfahrungswerten. In ähnlicher Weise werden für die Standardabweichung SIGMA z. B. eben falls vier feste Werte S1 bis S4 ermittelt. Es muß keine Zuordnung zwischen den festen MW- und SIGMA-Werten vorhan den sein. Diese festen MW- und SIGMA-Werte werden für die weitere Verarbeitung gespeichert in PROM1 bzw. PROM2 ("Programable Read Only Memory").In a preferred application of the invention to the reliable detection of ships (ship targets) and therefore also on the reliable detection of sea and / or wol kenclutter are used for preselection as fixed values for example four values, Mü1 to Mü4, for the amplitude selected the mean MW. Obtain these comparative values z. B. on different spatial areas, for. B. Close or far range, and / or different types of Clutters, e.g. B. cloud or sea clutter, and / or under different clutter intensities. So z. B. the fixed Comparison value Mü1 the distant area with calm sea without Associated with clouds. These fixed comparison values are based hen z. B. on measured and / or empirical values. More like that Ways for the standard deviation SIGMA z. B. just if four fixed values S1 to S4 are determined. It doesn't have to be Allocation between the fixed MW and SIGMA values available be that. These fixed MW and SIGMA values are used for the further processing stored in PROM1 or PROM2 ("Programmable Read Only Memory").

PROM1, in welchem die erwähnten beispielhaften Vergleichs werte Mü1 bis Mü4 für die linearen Amplitudenmittelwerte der vier Bereiche gespeichert sind, wird vom linearen Amplitudenmittelwert Mü eines (aktuellen) Einzelfeldes des Meßfensters angesteuert und erzeugt zunächst den zugehöri gen quadratischen Mittelwert (Mü)². Dieser Wert und der Mittelwert der Quadrate Mü² adressieren PROM2, das die Standardabweichung SIGMA erzeugt, gemäß Formel (4). SIGMA und Mü adressieren dann zwei Schwellen-PROMs und erzeugen RED- und ZEK-Schwellen (Reduktions- und Zielerkennungs schwellen). Zur Vorselektion der Einzelfelder innerhalb des Meßfensters werden die zugehörigen linearen Amplitu denmittelwerte mit den entsprechenden Vergleichswerten verglichen. Wenn das zu einem (aktuellen) Einzelfeld gehö rende Mü größer ist als der gespeicherte Vergleichswert, d. h., wenn das Mü zu einem Zielecho gehört, wird am Aus gang von PROM1 eine logische "0" erzeugt, die das betref fende (aktuelle) Einzelfeld von der Bildung eines (vorläu figen) ersten Gesamtmittelwertes MW gemäß Formel (3) aus schließt. Ist Mü kleiner als der gespeicherte Ver gleichswert, d. h., wenn das Mü wahrscheinlich zu Clutter gehört, so wird eine logische "1" erzeugt und das betref fende (aktuelle) Einzelfeld zur Weiterverarbeitung zuge lassen.PROM1, in which the exemplary comparison values Mü1 to Mü4 for the linear amplitude mean values of the four areas are stored, is controlled by the linear amplitude mean value Mü of a (current) individual field of the measurement window and first generates the associated square mean value (Mü) ² . This value and the mean value of the squares Mü ² address PROM2, which generates the standard deviation SIGMA, according to formula (4). SIGMA and Mü then address two threshold PROMs and generate RED and ZEK thresholds (reduction and target detection thresholds). For the preselection of the individual fields within the measurement window, the associated linear amplitude mean values are compared with the corresponding comparison values. If the Mü belonging to a (current) individual field is larger than the stored comparison value, ie if the Mü belongs to a target echo, a logical "0" is generated at the output of PROM1, which represents the relevant (current) individual field from excludes the formation of a (preliminary) first total mean MW according to formula (3). If Mü is smaller than the stored comparison value, ie if the Mü probably belongs to Clutter, a logical "1" is generated and the relevant (current) individual field is allowed for further processing.

In PROM2 wird eine entsprechende Vorselektion der zu den Einzelfeldern gehörenden SIGMA-Werten gemäß Formel (4) durchgeführt. Dabei werden die zu den Einzelfeldern gehö renden σ_i-Werte mit den in PROM2 gespeicherten S1 bis S4- Werten verglichen. Wenn der zu dem (aktuellen) Einzelfeld gehörende σ_i-Wert größer ist als der Vergleichs-Festwert, wird am Ausgang von PROM2 eine logische "0" erzeugt, die das betreffende Einzelfeld von der weiteren Verarbeitung ausschließt. Diese Vorselektion verhindert bereits vor der Bildung der zu dem Meßfenster gehörenden (vorläufigen) er sten Gesamtstandardabweichung, daß Amplituden von stören den Resten von Zielechos eine zu hohe Standardabweichung (SIGMA) ergeben. Diese störenden Reste bewirken eine Clutterverteilung, die nicht der Wirklichkeit entspricht und die daher zur Bildung falscher endgültiger Erkennungs- Schwellen führt.A corresponding preselection of the SIGMA values belonging to the individual fields according to formula (4) is carried out in PROM2. The σ _i values belonging to the individual fields are compared with the S1 to S4 values stored in PROM2. If the σ _i value belonging to the (current) individual field is greater than the comparison fixed value, a logical "0" is generated at the output of PROM2, which excludes the respective individual field from further processing. This preselection already prevents the formation of the (preliminary) first overall standard deviation belonging to the measurement window, so that amplitudes of disturbing the remainder of target echoes result in a too high standard deviation (SIGMA). These disturbing residues result in a clutter distribution that does not correspond to reality and which therefore leads to the formation of incorrect final detection thresholds.

Dieser Vergleich der zu den Einzelfeldern gehörenden Mü_i- und σ_i-Werten mit den entsprechenden festen Werten Mü1 bis Mü4 bzw. S1 bis S4 ist nur eine Betriebsart, die auch als eine Art Einschwingvorgang bezeichnet werden kann, der be schriebenen Anordnung. Eine vorteilhafte Weiterbildung be steht nun darin, die mit Hilfe von PROM1 und PROM2 ermit telten Werte für den vorläufigen Mittelwert MW und die vorläufigen Standardabweichung SIGMA als Vergleichswerte, die nun zeitlich und örtlich variabel sind, für die be schriebene Vorselektion zu verwenden. Weil nun die zum Vergleich benötigten Parameter Mü_i und σ_i des aktuellen Einzelfeldes zu spät entstehen, müssen Mü und σ_i in einem Register T für die Dauer eines Entfernungs-Grobrasters, das z. B. 8 Entfernungs-Einzelraster beträgt, verzögert werden, um zeitlich passend zum Vergleich mit den Vergleichswerten zur Verfügung zu stehen. MW und SIGMA müssen dazu vom in Entfernungsrichtung vorhergehenden Cluttermeßfeld herangezogen werden. Die verzögerten Para meter MW und SIGMA erzeugen über einen Zuordner für Ver gleichswerte zwei 2-bit Adressen zur Adressierung von PROM1 sowie PROM2.This comparison of the Mü _i and σ _i values belonging to the individual fields with the corresponding fixed values Mü1 to Mü4 or S1 to S4 is only one operating mode, which can also be referred to as a type of settling process, of the arrangement described. An advantageous further development now consists in using the values for the provisional mean MW and the provisional standard deviation SIGMA determined with the aid of PROM1 and PROM2 as comparison values, which are now variable in time and place, for the preselection described. Because the parameters Mü _i and σ _{i of} the current individual field, which are required for the comparison, arise too late, Mü and σ _i must be stored in a register T for the duration of a coarse distance grid, e.g. B. 8 distance grids, are delayed in order to be available at the appropriate time for comparison with the comparison values. MW and SIGMA must be used for this from the clutter measuring field preceding in the distance direction. The delayed parameters MW and SIGMA generate two 2-bit addresses for addressing PROM1 and PROM2 via an allocator for comparison values.

Die so gebildeten vorläufigen Werte für den linearen Ge samtmittelwert MW und die Gesamtstandardabweichung SIGMA können noch mit Bewertungsfaktoren, die z. B. im Bereich zwischen 1 und 2 liegen, multipliziert werden, sofern die ses erfahrungsgemäß zweckmäßig ist. Diese (bewerteten) MW- und SIGMA-Werte sind Vergleichswerte für die mit RED- Schwelle (Reduktionsschwelle) und ZEK-Schwelle (Zielerken nungsschwelle) bezeichneten Blöcke. Bei diesem ersten Durchlauf der Selektion werden nur diejenigen Einzelfelder zur Clutterbestimmung zugelassen, bei denen die Mü_i und/oder σ_i-Werte kleiner sind als die MW- bzw. SIGMA- Werte.The preliminary values thus formed for the total linear mean MW and the overall standard deviation SIGMA can still be assessed using evaluation factors, e.g. B. lie in the range between 1 and 2, be multiplied, if experience has shown that this is expedient. These (rated) MW and SIGMA values are comparison values for the blocks designated with the RED threshold (reduction threshold) and ZEK threshold (target detection threshold). In this first run of the selection, only those individual fields for which the Mü _i and / or σ _i values are smaller than the MW or SIGMA values are permitted for clutter determination.

Dieser Durchlauf kann mehrmals wiederholt werden. Es hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, daß nach der Vorselektion zwei derartige Durchläufe ausreichend sind. Es liegen dann endgültige MW- und SIGMA-Werte vor. Für eine zuverlässige Zielerkennung ist es nun vorteilhaft, diese endgültigen MW- und SIGMA-Werte zu glätten. Dabei werden die aus den aktuellen Meßwerten erzeugten ZEK- und RED-Schwellen durch eine Langzeitintegration geglättet. Es erfolgt eine zusätzliche Verbesserung für den Verlauf bei der Schwellen. Dadurch wird für die Schwellwerterzeugung der Einfluß von Einzelfeldern, die trotz der bereits ge schilderten Maßnahmen immer noch Zielinformation ent halten, auf ein im allgemeinen vernachlässigbares Maß ver ringert. Die Langzeitintegration wirkt rekursiv über meh rere Antennenumläufe und erfährt in jedem Antennenumlauf eine Datenerneuerung. Zur Durchführung der Rekursion wird ein Umlaufspeicher für die Schwellwerte eines gesamten Antennenumlaufs verwendet. Die jeweiligen Ergebnisse des rekursiven Integrations-Verfahrens werden wieder in dem Umlaufspeicher abgelegt. Das abgelegte Ergebnis sowie die für die Zielerkennung relevanten Schwellwerte, die beim folgenden Umlauf wieder als Vergangenheitsinformation herangezogen werden, werden zur Erreichung der erforderli chen Genauigkeit, z. B. mit insgesamt 8 Binärstellen, ge speichert. Bei einem Ansteigen oder Abfallen der Schwell werte können jeweils voneinander unabhängige Abklingzeit konstanten ALFA bzw. BETA gewählt werden. Die Zeitkon stante ALFA, die bei einem Ansteigen der jeweiligen Schwellwerte in aufeinanderfolgenden Umläufen zugrunde ge legt wird, ist vorzugsweise langzeitig bemessen. Damit wird der jeweils aktuell ermittelte Schwellwert vorteil hafterweise nur zu einem einstellbaren Bruchteil gegenüber dem vergangenen bei der endgültigen Schwellwertbestimmung berücksichtigt.This run can be repeated several times. It has in practice, however, it turned out that after the Preselection two such runs are sufficient. The final MW and SIGMA values are then available. For reliable target recognition, it is now advantageous to smooth these final MW and SIGMA values. Here the ZEK and generated from the current measured values RED thresholds smoothed by long-term integration. It there is an additional improvement for the course at the thresholds. This is used for threshold generation the influence of individual fields, which despite the already ge measures still described target information hold to a generally negligible level wrestles. Long-term integration works recursively over meh more antenna round trips and experiences in every antenna round trip a data renewal. To carry out the recursion a circular buffer for the threshold values of an entire Antenna rotation used. The respective results of the recursive integration procedures are again in the Circulation storage stored. The stored result as well as the Threshold values relevant for the target recognition, which at the following circulation again as past information are used to achieve the required Chen accuracy, e.g. B. with a total of 8 binary digits, ge saves. If the threshold rises or falls values can each have an independent cooldown constant ALFA or BETA can be selected. The time con constant ALFA, when the respective Threshold values in successive rounds is preferably long-term. In order to the currently determined threshold value is advantageous unfortunately only to an adjustable fraction the last one when determining the final threshold value considered.

Die Zeitkonstante BETA, die bei einem Abfallen der jewei ligen Schwellwerte in aufeinanderfolgenden Umläufen zu grunde gelegt wird, kann größere Werte als ALFA annehmen.The time constant BETA, which occurs when the respective threshold values in successive cycles basis, can assume larger values than ALFA.

Aus den nun vorliegenden endgültigen Werten für den Ge samtmittelwert MW und die Gesamtstandardabweichung wird dann für das Meßfeld der gesuchte Schwellwert a gebildet, gemäß der FormelFrom the final values for the Ge total mean MW and the total standard deviation then the desired threshold value a is formed for the measuring field, according to the formula

a = f₁·MW + f₂·SIGMA,a = f ₁ · f ₂ · MW + SIGMA,

wobei f₁, f₂ Bewertungsfaktoren oder Bewertungsfunktionen darstellen. Mit diesem Schwellwert a wird jede (Video-) Amplitude des Radarechosignals verglichen. Es wird auf Zielinformation erkannt, wenn die (Video-) Amplitude größer ist als der Schwellwert a. Das Meßfenster hat z. B. eine feste Ausdehnung in Entfernungs-Richtung von drei und in Azimut-Richtung von sieben Einzelfeldern. Die Länge (E) und die Breite (AZ) eines Einzelfeldes entspricht z. B. jeweils der bereits in einer vorhandenen Radaranlage im plementierten. Die Reichweite wird, wie derzeit üblich, beispielsweise in drei äquidistante Entfernungsbereiche aufgeteilt. Beim Übergang von einem E-Bereich zum nächsten wird die AZ-Breite jeweils verdoppelt. Das zentrale Meß feld, für das die Schwellwerte durch Auswertung der Umge bung bestimmt werden sollen, liegt im allgemeinen im Schwerpunkt des Meßfensters. Eine Ausnahme besteht im er sten Entfernungsdrittel. Aus Gründen der begrenzten AZ- Breite des Sektorspeichers muß das zentrale Meßfeld, für das die Schwellwerte durch Auswertung der Umgebung be stimmt werden sollen, asymmetrisch zum Meßfenster positio niert werden. Es liegt in AZ-Richtung z. B. um ein Einzel feld nach rechts verschoben.where f ₁ , f _{2 represent} evaluation factors or evaluation functions. Each (video) amplitude of the radar echo signal is compared with this threshold value a. Target information is recognized when the (video) amplitude is greater than the threshold value a. The measuring window has z. B. a fixed extension in the distance direction of three and in the azimuth direction of seven individual fields. The length (E) and the width (AZ) of a single field corresponds to z. B. each already implemented in an existing radar system. The range is, for example, currently divided into three equidistant distance ranges. When changing from one E area to the next, the AZ width is doubled. The central measuring field for which the threshold values are to be determined by evaluating the environment is generally in the focus of the measuring window. An exception is in the first third of the distance. For reasons of the limited AZ width of the sector memory, the central measuring field for which the threshold values are to be determined by evaluating the environment must be positioned asymmetrically to the measuring window. It lies in the AZ direction z. B. shifted to the right by a single field.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungs beispiel beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwend bar. So ist es beispielsweise möglich, alle anhand der Fi gur beschriebenen ("Hardware-")Bausteine, z. B. PROM1, PROM2 usw., durch entspechende ("Software-") Programm-Bau steine einer Datenverarbeitungsanlage zu ersetzen.The invention is not based on the embodiment described example limited, but analogously to other applications bar. For example, it is possible to use the Fi gur described ("hardware -") blocks, z. B. PROM1, PROM2 etc., through appropriate ("software") program construction to replace stones of a data processing system.

Claims

1. Method for adaptive threshold value setting for a measurement window that consists of several individual fields and in which both target and clutter information is available, a surveillance area of a radar system, in which

a preliminary mean amplitude is first formed for the measurement window,
- all individual fields, whose average amplitude value is greater than that of the provisional amplitude average, are excluded from further averaging, and
a final comparison value and the threshold value for the measurement window is formed from the averaged amplitude values of the remaining individual fields, characterized in that
that a linear amplitude mean (Mü _i ) and a standard deviation (σ _i ) are formed for each individual field (i) contained in the measurement window from the echo amplitudes of the associated radar resolution solutions,
- that a preselection takes place in which a single field (i), the linear amplitude mean value (Mü _i ) and / or the standard deviation (σ _i ) of which is greater than the corresponding comparison values, is excluded from further consideration for the formation of the threshold value,
- that after the preselection there is at least one run in which a linear overall mean (MW) and a total standard deviation (SIGMA) are formed for the remaining individual fields of the measurement window,
- That individual fields whose linear amplitude mean (Mü _i ) and / or whose standard deviation (σ _i ) are greater than the linear mean mean (MW) or the total standard deviation (SIGMA) are excluded from further consideration to form the threshold value , and
- That the threshold value a is formed after the at least one run, according to the formula a = f ₁ * MW + f ₂ * SIGMA, where f ₁ , f _{2 are} weight factors or weight functions.

2. The method according to claim 1, characterized in that Fixed comparison values are used for the preselection the.

3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized ge indicates that there are several measurement windows and that different fixed comparison for the measurement window values are used for the preselection.

4. The method according to any one of the preceding claims characterized in that during the preselection the fixed Comparative values corresponding to that in the measurement window waiting clutter can be selected.

5. The method according to any one of the preceding claims characterized in that the preselection variable Comparative values that are a function of the minimum values for the linear Ge total mean (MW) and the total standard deviation (SIGMA) are selected.

6. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that after the preselection the preliminary linear average (MW) and the of dependent total standard deviation (SIGMA) with evalu multiplication factors.

7. The method according to claim 6, characterized in that the evaluation factors from the value range of 1 to 2.0 to get voted.

8. The method according to any one of the preceding claims, since characterized by that the values of the linear total mean (MW) and the total standard deviation (SIGMA) can be smoothed by long-term integration.

9. The method according to claim 8, characterized in that long-term integration across multiple antenna circuits is carried out.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for a surveillance area, which contains in particular ship information, a measuring vessel that contains at least twenty individual fields becomes.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a single from the measurement window field, which is called the measuring or central field and that the threshold value a only for the measuring field applies.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the measuring field in the middle of the Measuring window is arranged.