Den Anstoß zu diesem Buch gab der in der Industriepraxis beobachtete Mangel an solcher Radar-Literatur, die den Systemplaner, den Entwicklungsingenieur und den interessierten Anwender theoretisch ausreichend tief, aber zugleich praxis orientiert mit der Radarsignalverarbeitung und dem Entwurf des Sendesignals, dem sogenannten "Waveform Design", vertraut macht. Denn diese bestimmen we sentlich die "Intelligenz" des Radars, das heißt seine Fähigeit, einerseits gesuchte Zielobjekte zu entdecken und zu vermessen und andererseits Falschmeldungen durch andere Objekte zu vermeiden. Die Radarsignalverarbeitung ist - begünstigt durch die rasante Entwicklung der Mikro-Elektronik und hier besonders der Speicher und der sehr schnellen Re chenwerke -immer komplexer und damit leistungsfähiger geworden. Eine Grenze ist nicht abzusehen. Allerdings finden sich die Beschreibungen neuerer Verfahren oder Algorithmen der Radarsignalverarbeitung oft nur verstreut in Publikationen der Fachzeitschriften und in Tagungsberichten. Auch hat sich der Aufgabenbereich des auf diesem Gebiet tätigen Entwick lungsingenieurs erweitert. Er ist erstens stärker als früher am Waveform Design beteiligt. Zweitens muß er neben seiner Hauptaufgabe, der Entwicklung von Hardware und Software für die Subsysteme, in steigendem Maße Monte-Carlo Simulationen zum Entwurf und zur Optimierung von Signalverarbeitungsalgo rithmen und zur Ermittlung von Performance-Parametern einsetzen. Alle diese Tätigkeiten erfordern eine theoretisch gut fundierte Kenntnis sowohl der Grund lagen als auch der praktischen Verfahren der Radarsignalverarbeitung. Hier eine gewisse Lücke zu füllen, ist Sinn des vorliegenden Buches.
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung. - 1. 1 Radarprinzip. - 1. 2 Zur Geschichte des Radars. - 1. 3 Radaranwendungen und Radartypen. - 1. 4 Aufbau eines Rundsuchradars und Störsignale. - 1. 5 Aufgaben der Signalverarbeitung. - 2 Grundlagen und Radargleichung. - 2. 1 Übersicht. - 2. 2 R4-Gesetz und Rückstrahlquerschnitt. - 2. 3 Empfängerrauschen und Systemrauschen. - 2. 4 Empfänger-Empfindlichkeit und -Dynamik. - 2. 5 Radarantennen: ein Überblick. - 2. 6 Pulsradar und Wahl der Pulsfolgefrequenz. - 2. 7 Matched Filter-Prinzip. - 2. 8 Pulsintegration. - 2. 9 Die endgültige Radargleichung. - 3 Entdeckung konstanter und fluktuierender Echos im Rauschen. - 3. 1 Ubersicht. - 3. 2 Prinzip des automatischen Zieldetektors. - 3. 3 CFAR-Zieldetektor. - 3. 4 Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen radartypischer Zufallssignale. - 3. 5 Einzelpulsentdeckung. - 3. 6 Wahl der Falschalarmwahrscheinlichkeit. - 3. 7 Zielfluktuation. - 3. 8 Die 4 Zielmodelle nach Swerling. - 3. 9 Frequenz-Agilität und Frequenz-Diversity. - 3. 10 Entdeckung nach kohärenter Integration. - 3. 11 Entdeckung nach nichtkohärenter Integration. - 3. 12 Entdeckung nach binärer Integration. - 4 Referenzradar und Verlustbilanz. - 4. 1 Übersicht. - 4. 2 Referenzradar. - 4. 3 Verlustbilanz. - 4. 4 Zielverweilzeit. - 4. 5 Beispiel eines Radarentwurfs. - 4. 6 Formelsammlung. - 5 Grundlagen der Filterung von Radarsignalen. - 5. 1 Übersicht. - 5. 2 Die Spektren von Radarechos. - 5. 3 Filterung von Einzelpuls und Pulsfolge. - 5. 4 Tiefpaßfilterung von Bandpaßsignalen. - 5. 5 Radarkopf und Sendesignalaufbereitung. - 5. 6 Allgemeine Struktur der kohärenten Radarsignalverarbeitung. - 5. 7 Fehler und Verluste bei der I/Q- und A/D-Umsetzung. - 6 Matched Filter, Likelihood Ratio Filter und Prewhitening Filter. - 6. 1 Übersicht. - 6. 2 Matched Filter für Einzelpuls bei weißem Störsignal. - 6. 3 Beispiele für Einzelpuls-Matched Filter. - 6. 4 Das Matched Filter als Korrelator. - 6. 5 Matched Filter für farbige Störsignale. - 6. 6 Matched Filter für eine Pulsfolge bei weißem Störsignal. - 6. 7 Likelihood Ratio Filter. - 6. 8 Numerische Berechnung von Operationen mit komplexen Matrizen und Vektoren. - 6. 9 Vergleich von Matched Filter und Likelihood Ratio Filter. - 6. 10 Prewhitening Filter für eine Pulsfolge. - 7 Dopplerverarbeitung. - 7. 1 Übersicht. - 7. 2 Das MTI-Prinzip. - 7. 3 Klassifizierung der Dopplerverarbeitung. - 7. 4 Clutter-Eigenschaften. - 7. 5 Kenngrößen der Dopplerverarbeitung. - 7. 6 MTI-Radar. - 7. 7 PRF-Staffelung bei MTI-Radaren. - 7. 8 Improvementfaktor-Bilanz und SCV eines MTI-Radars. - 7. 9 Das MTD-Radar oder Pulsdoppler-Radar. - 7. 10 Dopplerfilterbank mit komplexen FIR-Filtern. - 7. 11 Dopplerfilterbank mit FFT (DFT). - 7. 12 SIR-Improvement-Bilanz und SCV eines MTD-Radars. - 7. 13 Auswirkungen von Geräteinstabilitäten. - 8 Pulskompression. - 8. 1 Übersicht. - 8. 2 Allgemeine Aspekte der Pulskompression. - 8. 3 Die Ambiguity-Funktion. - 8. 4 Lineare Frequenzmodulation. - 8. 5 Nichtlineare Frequenzmodulation. - 8. 6 Biphasenmodulation. - 8. 7 Polyphasenmodulation. - 8. 8 Ein allgemeines Verfahren zur Nebenkeulen-Reduktion. - 8. 9 Realisierungsmöglichkeiten. - 9CFAR-Methoden. - 9. 1 Übersicht. - 9. 2 Cell-Averaging-CFAR (CA-CFAR). - 9. 3 Ordered Statistic-CFAR (OS-CFAR). - 9. 4 Eine Näherungsformel für den CFAR-Verlust der CA-CFAR und OS-CFAR. - 9. 5 CFAR-Methoden bei Boden-Restclutter. - 9. 6 Zusammenschaltung verschiedener CFAR-Schwellen. - 9. 7 Unterdrückung von Straßenverkehrsechos. - 9. 8 Unterdrückung von Angelclutter. - 10. 4 Rauschbedingte Fehler bei der Winkelmessung. - 10. 5 Rauschbedingte Fehler bei der Dopplermessung. - 10. 6 Reduktion oder Auflösung von Mehrdeutigkeiten. - 10. 7 Meßfehler durch Glint und Szintillation. - 10. 8 Begrenzung der Azimutmeßgenauigkeit durch Szintillation (Fluktuation). - 10. 9 Beispiel zur Parameterschätzung: MTD-Radar. - 10. 10 Zielauflösung. - A Determinierte Signale und lineare Systeme. - A. 1 Übersicht. - A. 2 Fourier-Reihe in reeller Schreibweise. - A. 3 Komplexe Darstellung von Sinussignalen. - A. 4 Fourier-Reihe in komplexer Schreibweise. - A. 5 Fourier-Transformation. - A. 6 Dirac-Impuls oder Dirac-Stoß. - A. 7 Kontinuierliche lineare Systeme. - A. 8 Das Faltungsintegral. - A. 9 Laplace-Transformation. - A. 10 Die beiden Abtasttheoreme. - A. 11 Diskrete Systeme und z-Transformatio. - A. 12 Diskrete Fourier-Transformation (DFT). - A. 13 Diskrete Faltung. - A. 14 Korrelation determinierter Signale. - A. 15 Formelsammlung. - B Formelzeichen und Abkürzungen. - B. 1 Liste der wichtigsten Formelzeichen. - B. 2 Abkürzungen und Begriffe. - Sachwortverzeichnis.
