Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß zu detektierende Radarziele, insbesondere größere Schiffe, die in der Handelsschiffahrt verwendet werden, ein gutes Radar-Reflexionsvermögen besitzen und einer Zusammensetzung aus mehreren Radarpunktzielen entsprechen. Ein Radarpunktziel ist ein (Radar-)Ziel, das während des Schwenkens des Antennenrichtdiagramms (Antennenkeule) innerhalb der gesamten Breite der Empfangskeule mit einer vorgebbaren minimalen zeitlichen Wahrscheinlichkeit Echosignale erzeugt. Das heißt, während des Schwenkens der Empfangskeule entstehen von einem Punktziel in Azimutrichtung mehrere benachbarte Radarauflösungszellen, in denen jeweils ein Echosignal vorhanden ist. Alle von einem Punktziel herrührenden Echosignale werden als Cluster bezeichnet. Es ist ersichtlich, daß die Anzahl der zu einem (Punktziel-)Cluster gehörenden Echosignale von verschiedenen Parametern abhängt, beispielsweise der sogenannten Breite der Empfangskeule, der Entfernung des Punktziels vom Ort der Antenne sowie von der Größe der Radarauflösungszelle am Ort des Punktzieles.

Dagegen entsteht beispielsweise von einer an sich gut reflektierenden Meereswelle im allgemeinen kein derart ausgeprägter Cluster, da sich das Reflexionsverhalten der Meereswelle anders verhält, weil die azimutal benachbarten Echos nicht so stark korreliert sind wie die eines Punktzieles. Dadurch entsteht in Azimutrichtung nicht in allen Radarauflösungszellen, die zu der Breite der Empfangskeule gehören, jeweils ein relevantes Echosignal.

Die Erfindung beruht weiterhin auf der Erkenntnis, daß ein zu detektierendes (See-)Ziel im allgemeinen von Clutter umgeben ist. Das heißt, ein zu detektierendes (Radar-)Ziel besitzt immer eine so große Umgebung, daß darin in relevanter Weise die Clutterverteilung ermittelt werden kann und daraus ein dieser Verteilung entsprechender Schwellwert. Bei zu detektierenden (See-)Zielen, insbesondere auf einem Schiffahrtsweg, ist aus Sicherheitsgründen im allgemeinen ein großer Abstand, bezogen auf die Größe eines Zieles, zwischen den einzelnen Zielen vorhanden. Daraus folgt, daß bei einem weitreichenden Überwachungsradar (maximale Reichweite beispielsweise 50 km), insbesondere zur Überwachung eines Seegebietes, lediglich mit einem geringen Anteil von Zielechosignalen, die von zu detektierenden Seezielen, z. B. Schiffe, Bojen sowie Baken, herrühren, gerechnet werden muß.

Bei der Erfindung wird nun in Abhängigkeit von der Größe der Radarauflösungszelle, die von der Bauart des Radars und der Entfernung von dem Radar abhängt, ein zu überwachendes (See-)Gebiet so groß gewählt, daß einerseits zu detektierende (See-)Ziele, im allgemeinen Schiffe, noch Cluster bilden und andererseits der zu erwartende maximale Anteil der Zielechosignale einen vorgebbaren Wert nicht überschreitet.

Für das nachfolgend erläuterte Beispiel wird ein zu überwachendes Gebiet, das vorzugsweise durch einen Azimut- sowie einen Entfernungsbereich gekennzeichnet wird, so gewählt, daß der darin zu erwartende maximale Anteil der Zielechosignale klein ist, beispielsweise ungefähr 1%, bezüglich aller Signale (Clutter- und Zielechos), die von der Radaranlage in einem vorgegebaren Zeitraum, beispielsweise während eines viertel Antennenumlaufs, überhaupt verarbeitet werden kann.

Mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften von zu detektierenden Radarzielen ist eine erhebliche Reduktion der Datenmenge möglich, die von einem Signalprozessor verarbeitet werden muß.

Bei der Erfindung wird von einem zu überwachenden Gebiet, beispielsweise einem 90°-Azimutsektor mit vorgebbarem Entfernungsbereich, im Videobereich immer nur ein vorgebbarer Anteil, beispielsweise maximal 10%, aller dem Gebiet zuzuordnenden Echoamplituden ausgewertet und daraus die in dem Gebiet möglicherweise vorhandenen Radarziele bestimmt.

Dieses wird im folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf schematisch dargestellte Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Blockbild zur Erläuterung des Beispiels

Fig. 2 bis 4 schematisch dargestellte Diagramme zur Erläuterung der Erfindung.

Entsprechend Fig. 1 gelangt das in den Videobereich herabgemischte Eingangssignal EI, das bei einem hochauflösenden Radargerät beispielsweise eine Bandbreite von ungefähr 20 MHz besitzt und das sowohl Clutter als auch zu detektierende Ziel-Echosignale enthält, an den Eingang eines Analog/Digital-Wandlers ADC. Dieser erzeugt daraus beispielsweise digitale 8-bit-Amplitudenwerte in zeitlichen Abständen von jeweils 25 ns entsprechend einer Abtastfrequenz von 40 MHz (Abtasttheorem). Dieses digitalisierte Rohvideosignal wird, lediglich zu Überwachungszwecken, über ein sogenanntes Display-Interface D_INTF einem Sichtgerät SIG, beispielsweise einem Raster-Scan-Sichtgerät, zugeführt. Das digitalisierte Rohviedosignal wird außerdem über eine möglicherweise vorhandene Videomaske VM einer in der Radartechnologie üblichen CFAR-Anordnung CFAR ("Constant False Alarm Rate") zugeführt. Mittels der Videomaske VM, die beispielsweise über einen Ladeeingang LE aus einem nicht dargestellten Maskenspeicher geladen werden kann, ist vorteilhafterweise eine erste Datenreduktion (Reduktion der zu berarbeitenden Abtastwerte) möglich. Denn mit der Videomaske VM können beispielsweise bedarfsweise nicht zu detektierende Festziele ausgeblendet werden, beispielsweise sogenannter Festziel-Clutter, der von dem Ufer- und/oder Küstenbereich herrührt, welcher einen zu überwachenden Schiffahrtsweg begrenzt. Mit einer solchen Videomaske VM kann aber allgemein ein nicht zu überwachendes Gebiet ausgeblendet werden. Solche Videomasken sind in der Radartechnologie üblich.

Mit der CFAR-Anordnung CFAR, die an sich aus der Radartechnologie bekannt ist, erfolgt vorteilhafterweise eine zweite Datenreduktion. Dazu ist die CFAR-Anordnung CFAR vorzugsweise als schnelle, an die zu erwartende Datenrate angepaßte Schaltungsanordnung ("Hardware-Anordnung") ausgebildet. In der CFAR-Anordnung werden sogenannte Blockechos dekorreliert, insbesondere sogenannter Wolkenclutter. In der CFAR-Anordnung wird mittels eines vorgebbaren CFAR- Fensters immer ein relativ kurzer vorgebbarer Sweep-Ausschnitt des Empfangssignals ausgewertet. Beispielsweise kann zu einer Radarauflösungszelle unter Test immer lediglich deren Umgebung berücksichtigt werden, welche in einem Entfernungsbereich von ungefähr ±1 km liegt. Damit ist beispielsweise mit einer vorgebbaren Detektionswahrscheinlichkeit ein gut reflektierendes Radarziel von einer dieses umgebenden Wolkenformation, beispielsweise ebenfalls gut reflektierenden Cumuluswolken und/oder Regen, unterscheidbar. Die CFAR-Anordnung CFAR erzeugt also ein Ausgangssignal, das einen vorgebbaren CFAR-Schwellwert überschreitet.

Mit der nachfolgend beschriebenen Anordnung wird nun geprüft, ob in dem Ausgangssignal der CFAR-Anordnung CFAR die eingangs erwähnten Cluster, die lediglich zu detektierenden Zielen zuzuordnen sind, vorhanden sind. Diese Cluster enthalten Echo-Amplitudenwerte in benachbarten (Azimut- und/oder Entfernungsrichtung) Radar-Auflösungszellen. Es ist nun ersichtlich, daß die Größe eines Clusters im wesentlichen von der Größe des Radar-Ziels und dessen Entfernung zu der Radarantenne abhängt. Mit der nachfolgend beschriebenen Anordnung wird nun in vorteilhafter Weise erreicht, daß selbst kleinere Ziele, beispielsweise Seezeichen (Bojen, Tonnen) und/oder kleine Schiffe (Fischerboote) in unmittelbarer Nachbarschaft von großen Radarzielen, beispielsweise hochseetüchtigen Handelsschiffen, gut detektierbar sind, und zwar im wesentlichen unabhängig von der Entfernung zu der Radarantenne.

Aufgrund dieser Eigenschaften werden nun zunächst aus dem Ausgangssignal der CFAR-Anordnung CFAR immer lediglich diejenigen Auflösungszellen ausgewählt, denen ein vorgebbarer Abtastwertebereich, beispielsweise maximal 10%, der größten Abtastwerte innerhalb des vorgebbaren zu überwachenden Gebietes zuzuordnen ist. Diese Auswahl der größten Abtastwerte erfolgt in der Reduktions-Schwellen-Anordnung RED_S, die vorteilhafterweise als schnelle Hardware-Schaltung ausgebildet ist und die beispielsweise einen Maximumdetektor für die Abtastwerte enthält. Der Abtastwertebereich wird ermittelt und eingestellt durch die mit RED_MM bezeichnete Reduktions-Schwellen-Mangement-Anordnung. Da nun zwischen den ausgewählten größten Abtastwerten relativ große zeitliche Lücken, bezogen auf die Abtastwerte, auftreten können, werden die Ausgangs-Abtastwerte und die zugehörigen Radar- Auflösungszellen der Reduktions-Schwellen-Anordnung RED_S zwischengespeichert in einem sogenannten FIFO-Speicher FIFO ("First In First Out", z. B. einem Schieberegister), mit vorgebbarer Speicherkapazität, die beispielsweise an die maximal zu erwartende Menge der Radarziele innerhalb der zu überwachenden Gebiete angepaßt ist. In Abhängigkeit von der Speicherplatzbelegung des FIFO-Speichers FIFO, beispielsweise bei einem zu erwartenden sogenannten Überlauf, erfolgt eine Rückmeldung an die Reduktions-Schwellen-Management-Anordnung RED_MM, worauf die Reduktions-Schwelle (RED _-S) dementsprechend angepaßt wird.

Die Ausgangssignale des FIFO-Speichers FIFO werden nun einem in der Radartechnologie üblichen Sweep-to-Sweep-Korrelator SWC zugeführt, in welchem geprüft wird, ob in jeweils zwei aufeinander folgenden Sweeps im jeweils selben Entfernungs-Inkrement Radarechos vorhanden sind. Bejahendenfalls werden diese "zeitlich stabilen" Abtastwerte als Ausgangssignal ausgegeben. Andernfalls werden die Radarechos des älteren Sweeps unterdrückt.

Das Ausgangssignal des Sweep-to-Sweep-Korrelators SWC enthält lediglich derartige zeitlich stabile Abtastwerte sowie die zugehörigen Auflösungszellen. Es ist ersichtlich, daß die Anzahl der hier vorhandenen und noch weiter zu verarbeitenden Abtastwerte erheblich verringert ist, beispielsweise auf einen Wert von kleiner ungefähr 10%, bezogen auf die Anzahl der Abtastwerte am Ausgang des Analog/Digital- Wandlers ADC.

Das Ausgangssignal des Sweep-to-Sweep-Korrelators SWC wird einer Clustererkennung CLST zugeführt, in welcher mittels einer vorgebbaren Schwelle offensichtliche Cluster, die beispielsweise eine vorgebbare Minimalgröße besitzen, unmittelbar über einem mit "JA" bezeichneten Ausgang einer Treffererkennung TRE zugeführt werden. An dem mit "NEIN" bezeichneten Ausgang sind lediglich Abtastwerte vorhanden, welche entweder Clutter oder kleinen Radar-Zielen, die keine Clustermarkierung besitzen, zuzuordnen sind. Mittels der Clustererkennung CLST erfolgt also vorteilhafterweise bereits im sogenannten Rohvideobereich eine Ausblendung der zu Clustern gehörenden Abtastwerte. Diese Cluster können zunächst lediglich angeblichen Radar-Zielen zugeordnet werden. Eine genaue Bestimmung der Zugehörigkeit zu einem zu detektierenden Radar-Ziel erfolgt in der Treffererkennung TRE, welcher eine Zielerkennung ZIE nachgeschaltet ist. Zu dem Rohvideobereich gehören alle Abtastwerte, die unmittelbar während eines Antennenumlaufs entstanden sind. Im Rohvideobereich erfolgt insbesondere kein Vergleich derjenigen Abtastwerte, die zu unterschiedlichen Antennenumläufen gehören.

Mit der nachfolgend beschriebenen Anordnung wird nun ermittelt, ob die an dem NEIN-Ausgang der Clustererkennung CLST vorhandenen Abtastwerte zu Clutter oder kleinen Radarzielen gehören. Diese Entscheidung wird auch bei der Treffer- sowie der Zielerkennung TRE bzw. ZIE berücksichtigt. Dazu werden die am NEIN-Ausgang der Clustererkennung vorhandenen Abtastwerte einem in der Radartechnoligie üblichen Antennenumlauf-Korrelator SSC ("Scan to Scan Correlator") zugeführt. In diesem wird innerhalb des Überwachungsgebietes für alle vorhandenen Radarzellen eine Umlaufkorrelation ("Scan to Scan Correlation") durchgeführt. Dazu werden die jeweils aktuellen Abtastwerte mit den jeweils zugehörigen des vorhergehenden Antennenumlaufs verglichen, welche in einem Umlaufspeicher USP gespeichert sind. Ist eine vorgebbare Übereinstimmung zwischen einem aktuellen Abtastwert und dem zugehörigen gespeicherten vorhanden, so wird der aktuelle Abtastwert an die Treffererkennung TRE weitergeleitet. Ist dieser Vergleich für eine Radarzelle beendet, so wird der zugehörige aktuelle Abtastwert im Umlaufspeicher USP gespeichert. Das heißt, die vom vorhergehenden Umlauf vorhandenen Abtastwerte werden fortlaufend durch die aktuellen Abtastwerte ersetzt.

Der Umlaufspeicher USP wird vorzugsweise als relativ kleiner, und daher kostengünstiger, listenförmig organisierter Speicher ausgebildet. Das heißt, der Umlaufspeicher USP ist an sich sättigbar bezüglich der von einem Antennenumlauf an sich zu erwartenden und zu speichernden Menge der Abtastwerte. Eine Sättigung wird aber mit einer Art Füllstandsmessung, mit welcher fortlaufend die Anzahl der belegten Speicherplätze ermittelt wird, dadurch vermieden, daß bei einem Überschreiten eines vorgebbaren Füllstandes (Anzahl belegter Speicherplätze) ein entsprechendes Füllstandssignal an die Reduktions-Schwellen-Mangement-Anordnung RED_MM ausgegeben wird. Die veranlaßt daraufhin in der Reduktions-Schwellen-Anordnung RED_S eine Verringerung der Anzahl der zu berücksichtigenden Abtastwerte, beispielsweise dadurch, daß ausgehend von dem maximalen Abtastwert der prozentuale Anteil der berücksichtigten Abtastwerte gesenkt wird.

Die in dem Umlaufspeicher USP gespeicherten Abtastwerte werden außerdem einem Clutter-Detektor CLD zugeführt. Dieser erzeugt daraus für ein vorgebbares Cluttermeßgebiet, das beispielsweise die Umgebung eines Clusters umfaßt, eine Treffer-Erkennungsschwelle TEK_S, welche der Treffererkennung TRE zugeführt wird, sowie eine Ziel-Erkennungsschwelle ZEK_S, welche der Zielerkennung ZIE zugeführt wird. Diese Erkennungsschwellen gelten einheitlich für das ausgewählte Cluttermeßfeld. Diese Erkennungsschwellen können bestimmt werden mittels in der Radartechnologie geläufiger Verfahren, vorzugsweise einem Clutter-Statistik-Verfahren unter Verwendung einer sogenannten geordneten Statistik ("ordered statistic"). Bei Verwendung einer solchen geordneten Statistik werden die in dem Cluttergemßgebiet vorhandenen Amplitudenwerte, die keine Cluster-Kennung haben, von dem Clutter-Detektor CLD in einer mit diesem verbundenen Clutter- Statistik-Liste CSL, die als Datenspeicher ausgebildet ist, abgespeichert, beispielsweise geordnet entsprechend der Größe der Amplitudenwerte und einschließlich der zugehörigen Häufigkeit (Anzahl der Abtastwerte, die zu einem vorgebbaren Amplitudenwert gehören). Es entsteht eine Häufigkeitsverteilung, aus welcher die genannten Erkennungsschwellen ermittelt werden.

In der Treffer-Erkennung TRE werden sowohl die von der Cluster-Erkennung CLST (JA-Ausgang) als auch die von der Umlauf-Korrelation SSC herrührenden Amplitudenwerte (Ausgangssignale) mit der Treffer-Erkennungsschwelle TEK_S verglichen und lediglich die Amplitudenwerte, die größer als die Treffer-Erkennungsschwelle TEK_S sind, an die Zielerkennung ZIE weitergeleitet. Dort wird nach an sich bekannten Verfahren, beispielsweise mittels eines Wanderfenster-Detektors, eine genaue Zielerkennung durchgeführt. Zur Kontrolle wird das Ausgangssignal der Treffer-Erkennung TRE außerdem über das Display-Interface D_INTF dem Sichtgerät SIG zugeleitet.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen Diagramme zur Erläuterung der Funktion der beschriebenen Anordnung und zur Wirkungsweise der dort auftretenden Amplitudenschwellen.

Fig. 2 zeigt ein beispielhaft gewähltes Rohvideosignal (ausgezogene Line), das am Eingang der Reduktions-Schwellen-Anordnung RED_S anliegt. Dabei sind die (digitalisierten) Amplitudenwerte (Ordinate in willkürlichen Einheiten) in Abhängigkeit von der Entfernung oder dem Azimutwert (Abszisse) aufgetragen. Diese Rohvideosignal enthält Seeclutter, der von der Wellenbewegung herrührt, sowie Cluster, die einem Schiff zugeordnet werden können, und weitere Reflexionen, die beispielsweise keine Cluster bilden aber kleinen Radarzielen zugeordnet werden können.

Durch die Clustererkennung CLST (Fig. 1) können Schiffsamplituden, die aufgrund der physikalischen Ausdehnung eines Schiffs korreliert sind und daher in Cluster auftreten, von Clutterechos unterschieden werden, welche im allgemeinen nicht in Clusterform auftreten. Voraussetzung dafür ist allerdings, daß die von der Reduktions-Schwellen Anordnung RED_S erzeugte Reduktions-Schwelle nicht zu tief liegt, beispielsweise auf dem Amplitudenwert RED_S1 (Fig. 2), sondern hoch genug positioniert ist, beispielsweise auf dem Amplitudenwert RED_S2, und damit den Clutter für die weitere Auswertung ausreichend aufreißt, das heißt, es werden nur noch die den Amplitudenwert RED_S2 überschreitenden Amplitudenwerte weiterverarbeitet. Bei einer zulässigen Datenrate von 5 bis 10% (oder bedarfsweise noch weniger) kann dies immer erreicht werden.

Sogar bei clusterähnlichen Störungen, wie vom Schiff abgesetze Heckseen zeigte das beschriebene Verfahren der Clusterauswertung bessere Ergebnisse an den hier durchgeführten Beispielen als die bisher üblichen Algorithmen.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die Cluster-Erkennung CLST vorteilhafterweise bereits im Rohvideosignal durchgeführt wird, weil da die Strukturunterschiede der verschiedenen Echoarten noch deutlicher ausgeprägt sind, als nach einer Scan to Scan Correlation, wo die Echos durch ein Glättungsverfahren nivelliert worden sind. Verwischte Strukturen könnten dann möglicherweise zu Fehlinterpretationen führen.

Schiffe liefern Echos, die im allgemeinen über der durch den Clutterdetektor CLD (Fig. 1) bestimmten Clutterschwelle TEK_S liegen und die in einem lückenlosen Verbund (Cluster) zusammenhängen. Durch die Clusterstruktur unterscheiden sich diese (Ziel-)Echos von (hohen) Clutteramplituden, die nach Bewertung durch die Reduktions-Schwellen Anordnung RED_S (Reduktionsschwelle RED_S2) statistisch verteilt (aufgerissen) auftreten. Möglicherweise in Blockstruktur auftretender ausgedehnter Wetterclutter wird durch die vorgeschaltete CFAR-Anordnung CFAR (Fig. 1) aufgerissen und tritt vorteilhafterweise nicht mehr in geschlossener Blockform auf.

Die Clusterbetrachtung macht erst dann einen Sinn, wenn der Clutter aufgrund der beschriebenen Maßnahmen in seinen kleineren Amplituden soweit ausgedünnt worden ist, daß er keine Cluster mehr mit den höheren Amplituden bildet, aber Zielamplituden (Schiffe) davon unbeeinflußt bleiben (Clutterechos, die in Fig. 2 über der Schwelle RED_S2 liegen). Die Cluster-Erkennung CLST funktioniert nicht, wenn alle Echo-Amplituden der zugehörigen Verteilungsdichtefunktion (VDF) verarbeitet werden würden, das betrifft alle Amplitudenwerte, die über dem Schwellwert RED_S1 liegen. Die Cluster-Erkennung CLST benötigt eine genügend hohe Reduktionsschwelle RED_S2 in Verbindung mit der von der CFAR- Anordnung CFAR erzeugten CFAR-Schwelle. Unter dieser Voraussetzung liegt die Reduktionsschwelle RED_S2 dann bei ungefähr 5 bis 10% der ursprünglichen Echo-Menge im oberen (großen) Amplitudenbereich der VDF. Bei großen Clutter- Meßgebieten kann bedarfsweise ein noch geringerer Prozentsatz eingesetzt werden.

Die Einführung der Reduktionsschwelle RED_S2 bewirkt eine Veränderung der Amplituden-Verteilung (VDF). Dadurch, daß nur noch ein geringer Prozentsatz der ursprünglichen VDF zugelassen wird, weicht diese neue VDF erheblich von der ursprünglichen ab. Hier werden die Vorteile einer, von der VDF unabhängigen Schwellengenerierung erkennbar.

Im folgenden wird die durch die Reduktionsschwelle RED_S2 abgeschnittene VDF als VDF_ab bezeichnet.

Das Ziel der Cluster-Erkennung CLST ist es also, Clutter- und Zielechos möglichst frühzeitig zu trennen, um sie dann jeweils verschiedenen Verarbeitungsalgorithmen zuzuführen.

In Fig. 3 sind verschiedene Verteilungsdichtefunktionen VDF (Abhängigkeit der Häufigkeit (Ordinate) der Amplitudenwerte von der Größe der Amplitudenwerte (Abszisse)) dargestellt. Es ist ersichtlich, daß es nahezu unmöglich ist, aus einer ursprünglichen VDF (hier: VDF (Clutter + Schiff), welche einer Amplitudenverteilung am Ausgang des Analog/Digitalwandlers ADC (Fig. 1) entspricht, alleine d. h., ohne weitere Zusatzinformation, die VDFs für Schiffe und Clutter zu trennen, da sich beide Informationen in ihren Amplituden innerhalb der VDF vermischen und nicht getrennt zugänglich sind. Die gemeinsame VDF aus Clutter und Schiff (VDF (Clutter + Schiff)), wird gegenüber der VDF aus reinem Clutter (VDF (Clutter)) an ihrem oberen Ende durch die Schiffsamplituden (VDF (Schiff)) erweitert, d. h., es treten zusätzlich höhere Amplituden auf, bzw. die Häufigkeit der höheren Amplituden wird größer. In der gemeinsamen VDF ist also keine Unterscheidung zwischen Clutter und Schiff möglich. Dieses ist jedoch vorteilhafterweise mittels der Cluster-Erkennung CLST möglich durch Untersuchen der Clusterstruktur innerhalb der gemeinsamen VDF und weiterhin eine Auflösung, bzw. Trennung der Echos von Clutter und Schiff.

Fig. 3 zeigt die gemeinsame VDF (Clutter + Schiff), die Auflösung in ihre Komponenten VDF (Clutter) sowie VDF (Schiff) und schließlich die "abgeschnittenen" VDFs, nämlich die gemeinsame VDF_ab (Clutter + Schiff), sowie ebenso die zugehörigen Komponenten VDF_ab (Clutter) und VDF_ab (Schiff).

Echoamplituden, die nach der eingangs erwähnten Clusterdefinition nach Überschreitung der Reduktionsschwelle RED_S2 im Verbund auftreten, erhalten eine Cluster-Kennung (CLST- K). Diese Amplituden werden als definierte Zielechos im weiteren sowohl von der Umlaufkorrelation SSC als auch von der Cluttermessung für die Schwellenbestimmung im Clutter- Detektor CLD fern gehalten. Sie werden direkt der Treffererkennung TRE zugeführt. Die separierten Echoamplituden (fett dargestellte Kurve in Fig. 3) aus der VDF_ab (Clutter) werden dagegen sowohl der Umlaufkorrelation SSC als auch der Cluttermessung im Clutterdetektor CLD zugeführt (Fig. 1).

Die Umlaufkorrelation SSC (Figur i) dekorreliert die Echos eines Seeclutter-Elementes, das sich während des Antennendurchgangs stationär verhält und daher korrelierte Seeclutterechos liefert, in zwei aufeinander folgenden (Antennen- )Umläufen. Durch Integration der dekorrelierten Seeclutterechos wird eine Clutternivellierung mit daraus folgender Störabstandsverbesserung für die (See-)Ziele erreicht. Die Umlaufkorrelation SSC integriert dazu in jedem Antennenumlauf die aktuelle Echo-Amplitude zu dem Integrationsergebnis aus dem vergangenen Antennenumlauf für jede Radarzelle des Überwachungsbereichs. Um die Integration zu ermöglichen, ist ein Umlauf-Speicher USP notwendig, der das Integrationsergebnis des vergangenen Umlaufs speichert und das neue wieder aufnehmen kann. Zur Umlaufkorrelation SSC werden also nur diejenigen relevanten Amplituden zugelassen, welche die Reduktionsschwelle RED_S2 überschreiten und welche kein Custererkennungs-Bit (CLST-K Bit) haben. Amplituden mit CLST-K Bit werden nicht der Umlaufkorrelation SSC unterworfen und auch nicht in dem Clutter-Detektor CLD zur Cluttermessung zugeleitet.

Wenn allerdings nur ca. 5 bis 10% der möglichen Radarechos zur Weiterverarbeitung zugelassen werden, macht es keinen Sinn, für die Umlaufkorrelation SSC einen nicht sättigbaren Umlaufspeicher (USP) für alle möglichen Radarzellen einzusetzen.

Die Umlaufkorrelation SSC verwendet daher aus ökonomischen Gründen einen sättigbaren Umlaufspeicher USP, der nur eine Speicher-Kapazität für die relevanten ca. 5% bis 10% der möglichen Radarechos (plus Reserve) aufweist, welche die Reduktionsschwelle RED_S2 überschreiten. Dabei handelt es sich vorwiegend um die Clutterspitzen.

Der Umlaufspeicher USP ist sättigbar. Das heißt, die Organisation ist nicht mehr streng positionsorientiert wie die eines nicht sättigbaren USP (dort: Adresse = Position), sondern hat die Struktur einer sortierten Liste. Die hier abgelegten Clutteramplituden werden lückenlos aneinander gereiht, bzw. aufgelistet. Außerdem ist der USP nicht mehr in einem vom einem Azimut-Geber vorgegebenen feinen AZ-Raster organisiert, sondern in einem groberen AZ-Raster, das der azimutalen Breite der halben 3 dB-Antennenkeule entspricht. Dieses AZ-Raster wird im weiteren USP-Raster genannt. Im USP wird der zuvor in der Umlaufkorrelation SSC gebildete Maximalwert aus den in das USP-Raster fallenden Amplituden nach Verknüpfung desselben mit dem im USP gespeicherten Vergangenheitswert wieder im USP als geglättete Amplitude abgelegt. Die unter einem USP-Raster abgelegten geglätteten Amplituden haben die Struktur eines Sweeps und werden im weiteren USP-Sweep genannt. Zu Beginn eines USP-Sweeps wird der zugehörige USP-Raster-Azimut abgespeichert. Dahinter werden die geglätteten Amplituden mit der zugehörigen Entfernung lückenlos aufgelistet. Für den USP-AZ und die dahinter aufgelisteten geglätteten Amplituden werden jeweils verschiedene Wortkennungen verwendet. Der USP wird bei jeder neuen Umdrehung vollständig umgewälzt. Er muß so bemessen sein, daß seine Kapazität ungefähr 50% über der maximal zu erwartenden Füllmenge liegt. Damit werden eventuelle Ballungssituationen und alterungsbedingte Verweilzeiten von Amplituden im USP berücksichtigt. Bei Neubeginn einer (Antennen-)Umdrehung wird die erste (älteste) Amplitude des gespeicherten (vergangenen) Umlaufs über einen Lesezeiger (LZ) gelesen. Ein Scheibzeiger (SZ) steht auf dem ersten freien Platz direkt nach dem Ende des gespeicherten (vergangenen) Umlaufs. Er nimmt die, in der Umlaufkorrelation SSC aktualisierte Amplitude wieder auf. Der USP unterscheidet zwei unterschiedliche Verarbeitungszyklen.

Zyklus 1: Innerhalb des USP-Rasters wird der USP nur gelesen und nur die jeweils aktuelle Einzelamplitude geglättet.

Zyklus 2: Am USP-Rasterende wird der jeweilige Maximalwert aus Amplituden innerhalb des Rasters mit dem im USP enthaltenen Vergangenheitswert verküpft und der USP dadurch aktualisiert.

Der Clutter-Detektor CLD korrespondiert mit dem Umlaufspeicher USP und der Clutter-Statistik-Liste CSL. Er erzeugt schließlich aus den Daten der CSL für jedes Cluttermeßgebiet die zugehörige Treffer-Erkennungs-Schwelle TEK_S und die Ziel-Erkennungs-Schwelle ZEK_S. Für die Erzeugung der Schwellen liest er zunächst aus dem USP die Echos, die in dem jeweiligen Cluttermeßfeld positioniert sind, sortiert sie nach ihrer Amplitude und bestimmt für jede Amplitude die zugehörige Häufigkeit. Beide Werte (Amplitude und Häufigkeit) werden in die Clutter-Statistik-Liste (CSL) eingetragen. Da im USP und in der CSL als Folge der Cluster- Selektion nur vermeintliche Clutteramplituden enthalten sind, erzeugt der CLD die genannten Schwellen direkt aus den in der CSL abgelegten Amplituden. Die Clutterschwelle TEK_S kann dann nach Feststellung der Amplitude, bei der eine geforderte Falsch Alarm Wahrscheinlichkeit (PFA) erreicht wird, direkt auf den ermittelten Wert TEK_S2 (Fig. 3) gesetzt werden. In Fig. 3 wird dies durch die VDF_ab (Clutter) wiedergegeben. Würde keine Clusterselektion durchgeführt, das heißt, wären die Schiffsamplituden noch in der CSL enthalten, so wäre die Clutterschwelle TEK_S zu hoch positioniert, z. B. an der Stelle TEK_S1 (Fig. 3).

Die Zielerkennungs-Schwelle ZEK_S kann beispielsweise aus der Treffererkennungsschwelle TEK_S (Clutterschwelle) und einem angenommenen Korrelationsgrad ermittelt werden. Außerdem ist die ZEK_S beispielsweise noch von einer Wanderfensterlänge abhängig.

Eine Unterteilung des Cluttermeßgebietes in kleinere Subfelder, wovon bisher üblicherweise jene Subfelder mit Schiffsinformation für die Bestimmung des Clutterpegels eliminiert wurden, ist nicht nötig, weil derselbe Zweck durch die beschriebene Cluster-Selektion erfüllt wird.

Für den Fall, daß dennoch Zielamplituden und/oder Störamplituden, die ihre Ursache in Zielen haben, in der Clutter- Statistik-Liste CSL existieren, die bei der Clustererkennung nicht als solche erkannt und/oder markiert werden konnten, wird zunächst in der Clutter-Statistik-Liste CSL geprüft, ob ein 1. Minimum in der Verteilungsdichtefunktion VDF_ab (Clutter) existiert. Wenn das der Fall ist, wird entsprechend Fig. 4 die Treffererkennungsschwelle TEK_S (Clutterschwelle) auf den Wert eines in der VDF_ab (Clutter) auftretenden ersten Minimums gesetzt. Das auf das 1. Minimum folgende Maximum basiert dann auf zu detektierenden Zielamplituden, die beispielsweise sogenannten Schiffsresten, das heißt, zu einem Schiff gehörenden kleinen Radar-Zielen, beispielsweise Schiffsaufbauten, zugeordnet werden können und/oder kleinen und/oder weit entfernten Schiffen. Wenn die Treffererkennungsschwelle TEK_S (Clutterschwelle) beispielsweise entsprechend einer Falsch Alarm Wahrscheinlichkeit PFA von 5.10^-4 bestimmt werden soll, so wird in der Clutter-Statistik-Liste CSL festgestellt, bei welcher Amplitude die geforderte Summenhäufigkeit von 5.10^-4 (bezogen auf die Anzahl der Radarzellen innerhalb eines Cluttermeßgebietes) erreicht wird. Die Summenhäufigkeit wird gebildet durch Addition der Häufigkeiten, ausgehend von der höchsten vorkommenden Amplitude in der Clutter-Statistik-Liste CSL in Richtung kleinere Amplituden. Die Treffer Erkennungs Schwelle TEK_S wird auf den entsprechenden Amplitudenwert festgelegt, auch wenn die geforderte Summenhäufigkeit noch nicht voll erreicht ist. Sie wird erst im folgenden (Antennen-)Umlauf wirksam.

Für die Zielerkennung, beispielsweise mit Hilfe eines Mehrbit-Wanderfensterdetektors (WFD), kann die Zielerkennungsschwelle ZEK_S aus der Treffer Erkennungs Schwelle TEK_S, einem angenommenen Korrelationsgrad für Zielamplituden und der WFD-Länge (WFL) ermittelt werden.

Die Clutter-Statistik-Liste CSL wird, wie erwähnt, vom Clutter-Detektor CLD aktualisiert. Sie enthält die relevanten Echos aus einem genügend großen Cluttermeßfenster nach Amplituden sortiert. Jede Amplitude wird zusätzlich gezählt, so daß am Ende des Cluttermeßgebietes, d. h., wenn alle Amplituden des Meßgebietes aus dem USP gelesen sind, eine Amplituden-Statistik des Meßgebietes vorliegt. Diese Statistik gibt von jeder Amplitude die entsprechende Häufigkeit an. Damit enthält die CSL die VDF_ab (Clutter), wie in Fig. 3 dargestellt. Nach Ermittlung der Clutterschwellen für ein Meßgebiet werden die erzeugten Schwellen für den kommenden Umlauf gespeichert. Bei Antennenumdrehungszeiten von 2 bis 3 Sekunden ist in dieser Zeit nicht mit einer Clutteränderung zu rechnen. Nachdem die Schwellen aus einer aktuellen CSL berechnet sind, wird die CSL wieder gelöscht und damit wieder für ein neues Cluttermeßgebiet bereitgestellt.

Die Zielerkennung ZIE (Zielextraktor) erhält die, in einem Clusterverbund aufgetretenen vermeintlichen Schiffsamplituden als Rohradar-Information und sporadisch die wenigen geglätteten vermeintlichen Clutteramplituden, nachdem beide Echoarten die TEK_S überschritten haben. Für die Zielerkennung kann beispielsweise ein Wanderfenster-Detektor Verfahren (WFD) eingesetzt werden.