www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Automatische Zielverfolgung (Local Tracking)

Aktuelle Radargeräten erstellen Plots und Tracks automatisch mit Hilfe der Radarechosignale. Das System kann von dem verfolgten Objekt den Kurs, die Geschwindigkeit und den engsten Punkt der größten Annäherung (CPA) an den eigenen Standort berechnen. Diese Radargeräte können in einen Kollisionswarnsystems (traffic collision avoidance system, TCAS) einbezogen werden, um eine Kollision mit anderen Flugzeugen (airborne collision avoidance system, ACAS) zu vermeiden. In der Luftfahrt werden dafür die Daten von einem primären und eine sekundären Radar verwendet, in maritimen Radargeräten stehen nur die Daten von einem primären Radar zur Verfügung. Die Fähigkeit eines maritimen Radargerätes, eine automatische Zielerkennung und Zielverfolgung vorzunehmen, wird oft als Automatic radar plotting aid oder abgekürzt ARPA- Funktionalität bezeichnet.

Die automatische Meldung von Zielkoordinaten sollte in der Form eines Plots oder eines Tracks übertragen werden. Ein Track ist dem Plot übergeordnet und enthält zusätzliche Daten, die von dem Radarsystem eines Standortes ermittelt wurden. Das „Local Tracker” genannte System strebt über einen gewichteten Mittelwert der aktuell bestimmten Koordinaten und der Abweichung des aktuellen Wertes von der urprünglich vorherberechneten Position eine Aktualisierung eines Tracks an. Jeder Plot wird dahingehend untersucht, ob er zu einem bestehenden Track passt. Wenn bestimmte Kriterien erfüllt sind, wird dieser Plot verwendet diesen Track zu aktualisieren. Diejenigen Plots, die keinem Track zugeordnet werden können, können dann verwendet werden, um einen neuen Track zu generieren.

Scan n
Scan n+1
Scan n+2
d1
d2
Geschwindigkeit v1=d1/T
Geschwindigkeit v2=d2/T
T= scan time oder
Antennenumlaufzeit, oder
Aktualisierungszeit für Plot/Track

Bild 1: Erwartungsfenster der neuen Koordinaten

Scan n
Scan n+1
Scan n+2
d1
d2
Geschwindigkeit v1=d1/T
Geschwindigkeit v2=d2/T
T= scan time oder
Antennenumlaufzeit, oder
Aktualisierungszeit
für Plot/Track

Bild 1: Erwartungsfenster der neuen Koordinaten

Eine automatische Zielverfolgung ist besonders schwierig, wenn das Ziel unvorhersehbare Manöver durchführt, das Ziel sich innerhalb der örtlichen Rose zwischen ungleichmäßig verteilten Festzielen befindet oder unter dem Einfluss aktiver Störungen mit Zielverlusten und Falschalarmen geortet werden muss. Ein Radar Tracker sollte über eine größere Auswahl an intelligenten Algorithmen verfügen, um unter diesen Bedingungen effektiv zu arbeiten. Unter der Notwendigkeit, die Tracks in einem annähernd realen Zeitbezug zu erstellen (und das für mehrere hundert Tracks gleichzeitig) wird die Leistung des Radar Trackers durch die mögliche Rechenleistung des Prozessors begrenzt.

Der Radartracker untersucht, welche Plots einem schon bestehenden Track zugeordnet werden können. Als erster Schritt werden alle schon bestehenden Tracks mit zur Verfügung stehenden Plots aktualisiert, die sich in einem vorberechneten Erwartungsfenster für mögliche neue Koordinaten des Tracks befinden. Dieses Erwartungsfenster wird durch wahrscheinliche Manöver, Fluggeschwindigkeit, Beschleunigungsvermögen bestimmt. Dafür werden verschiedene Modelle des Manövrierverhaltens von Zielen genutzt (z.B. mit konstanter Geschwindigkeit oder konstanter Beschleunigung, geradliniger Kurs oder Kurvenlage). Anhand des Erwartungsfensters kann ein Plot einem Track zugeordnet werden.

Die Zuordnung eines Plots zu einem bestehenden Track kann mit verschiedenen Methoden vorgenommen werden:

Ist ein Plot erst einmal einem bestehenden Track zugeordnet, werden diese Daten in eine Auswahlroutine (track smoothing) gesandt, in welcher aus der ehemaligen Vorrausberechnung und der tatsächlichen neuen Position ein neues Erwartungsfenster für die nächste Zielposition errechnet wird.

Danach werden die verbliebenen Plots, die keinem bestehenden Track zugeordnet werden können, der Trackinitialisierung („track initiation”) zugeführt. Diejenigen Tracks, die nicht aktualisiert werden konnten, müssen einer Trackwartung unterzogen werden („track maintenance”).