www.radartutorial.eu Grundlagen der Radartechnik

Radarsignalumwandlung

Auslenkstrahl

Bild 1: Raster eines Computerbildschirms, die Pfeile zeigen die Reihenfolge des Schreibens in den Bildschirmspeicher an.

Auslenkstrahl

Bild 1: Raster eines Computerbildschirms, die Pfeile zeigen die Reihenfolge des Schreibens in den Bildschirmspeicher an.

range cell
Pixel

Bild 2: Rechtwinkliges Dreieck mit den Katheten X und Y, der Hypothenuse r und dem Azimutwinkel β

range cell
Pixel

Bild 2: Rechtwinkliges Dreieck mit den Katheten X und Y, der Hypothenuse r und dem Azimutwinkel β

Radarsignalumwandlung

Ein Aufklärungsradar ermittelt die Position in einem Polarkoordinatensystem durch Messung von Entfernung und Richtung (r,β). Mittels der Radarsignalumwandlung werden diese Radarrohdaten in ein Format gebracht, welches eine einfache Darstellung in einem X-Y-Koordinatensystem ermöglicht.

Das Radar speichert seine Rohdaten in einer Tabelle ab. Diese Tabelle wird auch als polar store oder polar pixmap bezeichnet. Die Spalten der Tabelle repräsentieren alle möglichen messbaren Entfernungsschritte. Jede Zeile steht für eine komplette Impulsperiode, die in einen ganz bestimmten Seitenwinkel stattfand. Die erste Zeile ist der Seitenwinkel 0°, sprich: die Nordrichtung. In jeder Zelle der Tabelle steht eine Zahl, welche die Helligkeit dieses Wertes repräsentiert. Diese Tabelle als Pixelmuster ohne eine Signalumwandlung auf einem Raster Scan Monitor dargestellt würde ein um 90° gekipptes B-scope abbilden. Um auf einem Raster Scan Monitor mit einem zeilenweisen Bildaufbau ein PPI- ähnliches Bild zu erzeugen, müssen diese Radarrohdaten erst in das X-Y-Format umgewandelt werden. Es muss also berechnet werden, in welcher Zeile (Y ) das wievielte Pixel (X ) aufleuchten soll.

Diese Umwandlung ist eine reine trigonometrische Berechnung:

X = r sin β + XC (1)
Y = r cos β + YC

Die Werte von (XC , YC) repräsentieren den Standort der Radarantenne, meist ist das der Mittelpunkt des Bildschirmes.

In der Tabelle mit den Rohdaten haben jedoch die einzelnen Zellen abhängig von ihrer Entfernung vom Radar eine unterschiedliche Größe. Zielzeichen, die sich auf einem PPI-scope nahe am Radarstandort befinden, sind kleiner als die Zielzeichen am Bildschirmrand. Nahe der Wendepunkte der Winkelfunktionen können die Berechnungen auch schon ziemlich ungenau werden. In diesen Bereichen kann dann der gleiche Winkel komplementär betrachtet werden mit der Beziehung sin β = cos (90°- β). Leider belegen bei dieser Berechnungsmethode zwei benachbarte Zellen im Polarkoordinatensystem dann nicht auch zwei benachbarte Pixel im kartesischen Koordinatensystem. Zwischen den zwei Signalen, die vom gleichen Ziel herrühren und eigentlich zusammengehören, entstehen Lücken in der Darstellung.

Deshalb wird in der Praxis der umgekehrte Weg gegangen: in einer weiteren Tabelle wird für jedes Pixel aus jeder Zeile des Monitors ein Seitenwinkel und eine Entfernung gespeichert, die den Werten aus dem Polarkoordinatensystem am nächsten kommt. Mit diesen optimierten Werten (Seitenwinkel entspricht der Zeilen-Nummer; Entfernung entspricht der Spalten-Nummer) wird die Zelle in der Rohdatentabelle bestimmt, deren Wert für das Bild im X-Y-Format übernommen wird.

Mit dieser Radarsignalumwandlung entsteht eine zusätzliche Ungenauigkeit in der Koordinatenbestimmung durch das Radar. Der Mittelpunkt einer Zelle in der Rohdatentabelle entspricht selten auch dem Mittelpunkt des Pixels in der Bildzeile. Der zusätzliche Fehler entspricht einer Pixelgröße. Je kleiner also die Pixel im Verhältnis zur Zielzeichengröße in der Rohdatentabelle sind, desto geringer diese zusätzliche Ungenauigkeit.

Je kleiner aber diese Pixel sind, desto mehr Pixel müssen bei einem recht großen Zielzeichen aufleuchten. Nicht jedes Pixel sollte dann die volle Helligkeit des Zielzeichens bringen. Bei einer guten Software für die Radarsignalumwandlung werden dann die Werte für jedes Pixel zusätzlich gewichtet, um einerseits Lücken in der Darstellung als auch gleichzeitig Artefakte zu vermeiden.