DE19731263A1 - Aircraft avionic system using onboard radar - Google Patents

Aircraft avionic system using onboard radar

Info

Publication number
DE19731263A1
DE19731263A1 DE19731263A DE19731263A DE19731263A1 DE 19731263 A1 DE19731263 A1 DE 19731263A1 DE 19731263 A DE19731263 A DE 19731263A DE 19731263 A DE19731263 A DE 19731263A DE 19731263 A1 DE19731263 A1 DE 19731263A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
view
perspective
quasi
pilot
radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19731263A
Other languages
German (de)
Inventor
Franz Witte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE19731263A priority Critical patent/DE19731263A1/en
Priority to CA002297177A priority patent/CA2297177A1/en
Priority to EP98941385A priority patent/EP0998682A1/en
Priority to PCT/EP1998/004537 priority patent/WO1999005541A1/en
Publication of DE19731263A1 publication Critical patent/DE19731263A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/04Display arrangements
    • G01S7/06Cathode-ray tube displays or other two dimensional or three-dimensional displays
    • G01S7/20Stereoscopic displays; Three-dimensional displays; Pseudo-three-dimensional displays
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904SAR modes
    • G01S13/9043Forward-looking SAR
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/04Display arrangements
    • G01S7/06Cathode-ray tube displays or other two dimensional or three-dimensional displays
    • G01S7/22Producing cursor lines and indicia by electronic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/04Display arrangements
    • G01S7/06Cathode-ray tube displays or other two dimensional or three-dimensional displays
    • G01S7/24Cathode-ray tube displays or other two dimensional or three-dimensional displays the display being orientated or displaced in accordance with movement of object carrying the transmitting and receiving apparatus, e.g. true-motion radar
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/933Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/95Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G01S13/953Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use mounted on aircraft
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

The avionic system uses an onboard radar device with a 2-dimensional representation of the radar data received from an area positioned upstream in the flight direction provided using a synthetic aperture radar based processing principle for the radar data from a forwards-looking radar. The radar antenna (1) uses a number of horn elements (10), arranged next to one another in a line transverse to the flight direction of the aircraft, so that the main radiation direction of each horn element lies in the flight direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines von einem flie­ genden Träger mitgeführten Vorwärtssicht-Radar zum zweidimen­ sionalen Abbilden eines in Flugrichtung vorausliegenden Sek­ torbereichs einschließlich dort detektierbarer Objekte.The invention relates to the use of a flie forward-looking radar for two-dimens sional mapping of a second in the direction of flight gate area including objects detectable there.

Aus DE 40 07 611 und DE 40 07 612 ist ein derartiges Vor­ wärtssicht-Radar bekannt, bei welchem beispielsweise von fliegenden Trägern aus Land- oder Meeresoberflächen in einem vorausliegenden Sektor zweidimensional abgebildet werden. Hierzu ist bei dem bekannten Vorwärtssicht-Radar eine starr an einem Träger montierte Antenne vorgesehen, welche entweder aus einer Anzahl geradlinig in einer Reihe nebeneinander an­ geordneter Einzelelemente (DE 40 07 611) oder aus einer An­ zahl geradlinig nebeneinander und in zwei Reihen übereinander angeordneter Einzelelemente (DE 40 07 612), vorzugsweise in Form von Hornantennen aufgebaut ist. Bei einer vorgegebenen Aperturlänge l jedes Einzelelements und bei einem vorgegebe­ nen Abstand von n Einzelelementen weist die Antenne eine An­ tennenlänge L = n.l (DE 40 07 611) bzw. eine Antennenlänge L = n.l/2 auf (DE 40 07 612).From DE 40 07 611 and DE 40 07 612 is such a front Forward-looking radar is known, in which, for example, of flying carriers from land or sea surfaces in one sector in front can be mapped in two dimensions. For this purpose, one is rigid in the known forward view radar provided antenna mounted on a carrier, which either straight out of a number in a row next to each other ordered individual elements (DE 40 07 611) or from one number in a straight line next to each other and in two rows one above the other arranged individual elements (DE 40 07 612), preferably in Form of horn antennas. At a given Aperture length l of each individual element and at a given one The antenna has an indication of a distance of n individual elements Tennenlänge L = n.l (DE 40 07 611) or an antenna length L = n.l / 2 on (DE 40 07 612).

Hierbei wird in dem zuerst erwähnten Fall (DE 40 07 611) von einem Einzelelement inkohärent gesendet und anschließend mit den übrigen Einzelelementen gleichzeitig empfangen. Bei der an zweiter Stelle erwähnten Ausführung (DE 40 07 612) erfolgt jeweils mittels der Einzelelemente ein Senden und anschlie­ ßend ein Empfangen nacheinander, und zwar vom ersten bis zum letzten der Anzahl Einzelelemente. Zur Realisierung einer di­ gitalen Kopplung der Einzelelemente wird jedes Einzelelement gesondert digital ausgewertet und durch Korrelation einer speziellen, vorgegebenen Referenzfunktion wird in beiden Fäl­ len für jeden Winkelbereich eine digitale Verarbeitung durch­ geführt.Here, in the first-mentioned case (DE 40 07 611) of sent incoherently and then with receive the remaining individual elements simultaneously. In the Execution mentioned in the second place (DE 40 07 612) Send and connect using the individual elements eating one after the other, from the first to the first last of the number of individual elements. To realize a di Each individual element becomes a digital coupling of the individual elements separately evaluated digitally and by correlating one special, predetermined reference function is used in both cases digital processing for every angular range guided.

Mit einem derart ausgeführten Vorwärtssicht-Radar mit einer starr montierten Antenne können mit einem nachgeordneten, speziell ausgelegten Verarbeitungsverfahren zahlreiche Vor­ teile erzielt werden:
With such a forward view radar with a rigidly mounted antenna, numerous advantages can be achieved with a downstream, specially designed processing method:

  • a) eine hohe Schwenkgeschwindigkeit der Antennenkeule, da diese nicht mechanisch, sondern elektronisch mit Hilfe ei­ ner speziellen Datenverarbeitung realisiert ist;a) a high swiveling speed of the antenna lobe, because these not mechanically, but electronically with the help of an egg ner special data processing is realized;
  • b) eine höhere Genauigkeit und dadurch eine bessere Qualität bei der Abbildung als mit allen bisher verfügbaren Gerä­ ten;b) higher accuracy and therefore better quality in the illustration as with all previously available devices ten;
  • c) eine Unabhängigkeit von der Geschwindigkeit des Trägers, undc) independence from the speed of the carrier, and
  • d) erheblich geringere Wartungskosten.d) significantly lower maintenance costs.

Ferner lassen sich die erfindungsgemäßen Vorwärtssicht-Radar­ systeme auch in Verbindung mit Hubschraubern für Such-, Rettungs- und Umweltaufgaben einsetzen, da zur Anwendung die­ ser Vorwärtssicht-Radarsysteme keine Vorwärtsgeschwindigkeit erforderlich ist und die Eigenbewegung eines an einem vorge­ sehenen Ort gewissermaßen stehenden Hubschraubers unerheblich ist.Furthermore, the forward vision radar according to the invention systems also in connection with helicopters for search, Use rescue and environmental tasks because the forward vision radar systems have no forward speed is required and the inherent movement of one on a pre the location of the helicopter, as it were, is irrelevant is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sowohl für Flächenflugzeuge als auch für Drehflügler geeignetes Avionik-System zu schaffen, durch das ein Pilot in die Lage versetzt wird, auch unter ungünstigsten Sichtverhältnissen bzw. sogar ohne jegliche Sicht ein gewünschtes Zielgebiet anzufliegen, gegebenenfalls sicher zu landen bzw. ohne jegliche Sicht pro­ blemlos zu starten.The object of the present invention is both for Airplanes as well as avionics system suitable for rotary wing aircraft to create that enables a pilot to even under the most unfavorable visibility conditions to fly to a desired target area without any view, if necessary, land safely or without any visibility per to start without a problem.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch die Verwendung eines Vorwärtssicht-Radar gelöst, mit welchem ein in Flug­ richtung vorausliegender Sektorbereich einschließlich dort detektierbarer Objekte in Form eines einer Kartendarstellung entsprechenden, hochqualitativen Bildes abgebildet wird. Hierbei wird gemäß der Erfindung das durch elektronische Ver­ arbeitung empfangener Daten in kartentreuer Draufsicht erhal­ tene Bild in eine zentralperspektivische Projektion in Quasi-Pilotensicht umgesetzt, wobei ein künstlicher Horizont einge­ blendet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen. According to the invention, this object is through the use solved a forward view radar, with which one in flight direction of sector ahead including there detectable objects in the form of a map corresponding, high-quality image is shown. Here, according to the invention, the electronic Ver receive received data in map-like top view image into a central perspective projection from a quasi pilot perspective implemented, with an artificial horizon turned is dazzling. Advantageous further developments are the subject of Subclaims.  

Durch die Verwendung eines der aus DE 40 07 611 und DE 40 07 612 bekannten Vorwärtssicht-Radarsysteme oder deren Kombina­ tion steht somit ein Avionik-System zur Verfügung, das breit einsetzbar ist und mit dem sowohl von Flächenflugzeugen als auch von Drehflüglern ohne jegliche Sicht, d. h. bei Sichtver­ hältnissen "null", sowohl jedes Zielgebiet angeflogen werden kann sowie Hindernisse sicher erkannt werden können, als auch problemlos gelandet oder vom Boden aus sicher gestartet wer­ den kann.By using one of DE 40 07 611 and DE 40 07 612 known forward view radar systems or their combina tion, an avionics system is available that is wide can be used and with which both of planes and also of rotary wing aircraft without any view, d. H. at sight ratios "zero", both to each target area can be flown to can be safely recognized as well as obstacles as well landed without any problems or who started safely from the ground that can.

Aufgrund dieser Eigenschaften des erfindungsgemäßen Avionik-Systems ergibt sich für die Benutzung und Verwendung des Vor­ wärtssicht-Radarsystems ein breites Anwendungsspektrum, das beispielsweise von militärischen Aufklärungs- und Kampfhub­ schraubern, über Rettungs- und Off Shore-Hubschraubern bis zum Einsatz in Transport- und Zivilflugzeugen reicht. Die mit dem erfindungsgemäßen System erreichte Bildqualität ist der­ zeit mit keinem anderen System erzielbar.Because of these properties of the avionics system according to the invention arises for the use and application of the pre forward-looking radar systems have a wide range of applications for example from military reconnaissance and combat hubs screwdrivers, rescue and offshore helicopters to sufficient for use in transport and civil aircraft. With the image quality achieved by the system according to the invention is cannot be achieved with any other system.

Durch die Benutzung des aus den beiden erwähnten Patent­ schriften bekannten Vorwärtssicht-Radar ist somit ein allwet­ tertauglicher Sensor geschaffen, der auch bei schlechtesten Sichtverhältnissen bzw. bei Verhältnissen ohne jede Sicht und darüber hinaus auch während der Nacht eingesetzt werden kann. Durch die zentralperspektivische Projektion in Quasi-Pilotensicht gemäß der Erfindung ist ein quasi-optisches Bild mit einer durch die vorliegende hohe Bildwiederholrate konti­ nuierliche Bilddarstellung, beispielsweise auf einem hochauf­ lösenden Farbmonitor geschaffen.By using the patent mentioned in the two known forward-looking radar is therefore an all-rounder suitable sensor, created even for the worst Visibility or in conditions without any visibility and can also be used during the night. Thanks to the central perspective projection from a quasi-pilot perspective according to the invention is a quasi-optical image with a constant through the present high refresh rate Nuclear picture representation, for example on a high color monitor.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bleibt die zentralperspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht mit eingeblendetem künstlichem Horizont auch im Kurvenflug erhalten.According to an advantageous embodiment of the invention remains the central perspective representation from a quasi-pilot perspective with an inserted artificial horizon even when cornering receive.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann beispielsweise auf einem solchen hochempfindlichen Farbmoni­ tor auch bei Kurvenflug zwischen kartentreuer Draufsicht und zentralperspektivischer Darstellung in Quasi-Pilotensicht je­ weils mit eingeblendetem künstlichem Horizont umgeschaltet werden. Ebenso kann sowohl in der kartentreuen Draufsicht als auch in der zentralperspektivischen Darstellung in Quasi-Pilotensicht mit eingeblendetem künstlichem Horizont zwischen verschiedenen Entfernungsbereichen umgeschaltet werden, so daß dadurch ein Weitsichtmodus gewährleistet ist.According to an advantageous development of the invention for example on such a highly sensitive color moni gate also when cornering between map-like top view and central perspective representation in quasi-pilot view each  switched over with the artificial horizon displayed will. Likewise, both in the map-like top view as also in the perspective view from a quasi-pilot perspective with an inserted artificial horizon between different distance ranges can be switched, so that a farsighted mode is guaranteed.

Darüber hinaus kann gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in Abhängigkeit von dem jeweili­ gen Einsatzgebiet das Vorwärtssicht-Radarsystem zwischen ver­ schiedenen Frequenzbereichen umgeschaltet werden, beispiels­ weise von dem L-Band (1,3 GHz) über das X-Band (9,6 GHz) bis zu dem Ka-Band, das bei etwa 35 GHz liegt. Bei Umschalten auf das Ka-Band können mittels des Vorwärtssicht-Radarsystem bei­ spielsweise Hochspannungsleitungen oder auch zur Begrenzung von Flächen eingesetzte Maschendrahtzäune erkannt werden.In addition, according to yet another advantageous Embodiment of the invention depending on the respective the forward view radar system between ver different frequency ranges are switched, for example as from the L-band (1.3 GHz) over the X-band (9.6 GHz) up to the Ka band, which is around 35 GHz. When switching to the Ka band can be seen using the forward view radar system for example high-voltage lines or for limitation chain-link fences used by surfaces can be recognized.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die zentralperspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht mit eingeblendetem künstlichem Horizont an die Flughöhe und die Fluggeschwindigkeit automatisch angepaßt werden.According to an advantageous embodiment of the invention the central perspective representation from a quasi-pilot perspective with an inserted artificial horizon to the flight altitude and the flight speed can be adjusted automatically.

Ferner können als weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zusätzliche Daten oder Informationen in die zen­ tralperspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht einge­ blendet werden, so beispielsweise Entfernungen zu markierten Zielen, die Höhe von markierten Hindernissen oder auch eine Markierung von bewegten Zielen, so daß dadurch ein MTI-(Moving Target Indication)Mode realisiert ist. Ferner können auch bewegte Ziele markiert werden.Furthermore, as further advantageous developments of the Invention additional data or information in the zen perspective view in quasi-pilot view be blinded, for example distances to marked Aim, the height of marked obstacles or even one Marking of moving targets, so that a MTI (Moving Target Indication) mode is realized. Can also moving targets can also be marked.

Darüber hinaus ist es im Rahmen der Erfindung möglich, daß die zentralperspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht mit weiteren Betriebsmoden, wie Wetterradar, Überwachungsra­ dar u. a. kombiniert werden kann.In addition, it is possible within the scope of the invention that the central perspective representation from a quasi-pilot perspective with other operating modes, such as weather radar, surveillance rad dar u. a. can be combined.

Aufgrund des bei dem Einsatz des Vorwärtssicht-Radar erreich­ baren, hohen Auflösungsvermögens kann mit Hilfe empfangener und gezielt ausgewählter Daten beispielsweise eine Einrich­ tung angesteuert bzw. ausgelöst werden, welche vor Hindernis­ sen warnt. Darüber hinaus ist auch eine sogenannte Head-up Display-Darstellung möglich.Due to the use of the forward vision radar high resolution can be achieved with the help of received and specifically selected data, for example a facility  be triggered or triggered, which before obstacle warns. In addition, there is also a so-called head-up Display presentation possible.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung werden außer der kartentreuen Abbildung der Erdoberflä­ che auch Informationen bezüglich der Höhe über Boden von na­ türlichen und/oder künstlichen Hindernissen in Quasi-Pilotensicht gebracht.According to a further advantageous embodiment of the Erfin In addition to the map-true representation of the earth's surface che also information regarding the height above ground from na Natural and / or artificial obstacles from a quasi-pilot perspective brought.

Aufgrund der durch die Verwendung des Vorwärtssicht-Radarsystems erreichbaren, hochauflösenden, bildhaften Dar­ stellung des in Flugrichtung vorausliegenden Flugsektors ist ein Einsatz für Flüge im zivilen und militärischen Bereich möglich, so daß beispielsweise autonome Landeanflüge, geziel­ te, präzise Lastabwürfe u. a. zuverlässig durchführbar sind.Due to the use of the forward vision radar system accessible, high-resolution, pictorial Dar position of the flight sector ahead in the direction of flight an application for flights in the civil and military area possible, so that, for example, autonomous landing approaches, targeted te, precise load shedding u. a. are reliably feasible.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von verschiedenen Bei­ spielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is based on various examples play with reference to the accompanying drawings in individual explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Einzelstrahler aufgebauten Antenne für den Einsatz bei Vorwärtssicht-Radar; Figure 1 is a schematic representation of a composed of a plurality of juxtaposed individual radiator antenna for use in forward looking radar.

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsgeo­ metrie, wie sie sich von einem in vorgegebener Flu­ grichtung fliegenden Flugzeug ergibt; Fig. 2 is a schematic representation of a lighting geometry, as it results from an aircraft flying in a predetermined direction of flight;

Fig. 3 eine Draufsicht in kartentreuer Darstellung auf einen Teil einer Landebahn und deren unmittelbarer Umgebung aus einer Flughöhe von 1000 m; Figure 3 is a plan view in cards faithful representation of part of a runway and its immediate surroundings from a flight altitude of 1000 m.

Fig. 4 eine der Darstellung in Fig. 3 entsprechende zentral­ perspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht desselben Teils der Landebahn und deren unmittelbarer Umgebung; FIG. 4 shows a central perspective illustration corresponding to the illustration in FIG. 3 in a quasi-pilot view of the same part of the runway and its immediate surroundings;

Fig. 5 eine Draufsicht in kartentreuer Darstellung wiederum eines Teils einer Landebahn aus einer Flughöhe von 300 m, und Shows a plan view in cards faithful representation m. 5, in turn, a portion of a runway from a flying height of 300, and

Fig. 6 eine der kartentreuen Darstellung der Fig. 3 entspre­ chende zentralperspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht. Fig. 6 one of the map-true representation of Fig. 3 corre sponding central perspective representation in quasi-pilot view.

In Fig. 1 sind schematisch n Einzelstrahler in Form von Horn-Antennen 10 einer Antennenanordnung 1 geradlinig nebeneinan­ der angeordnet. Wie im einzelnen nicht näher dargestellt, ist die Antennenanordnung 1 starr an einem - erheblich verklei­ nert wiedergegebenen - Flugzeug quer zu dessen durch einen Pfeil angezeigten Flugrichtung so angebracht, daß die Haupt­ abstrahlungsrichtung der Horn-Antennen 10 in Flugrichtung zeigt.In Fig. 1 schematically n individual radiators in the form of horn antennas 10 of an array antenna 1 are arranged in a straight line the nebeneinan. As not shown in detail, the antenna arrangement 1 is rigidly attached to an aircraft - reproduced considerably reduced - transversely to the direction of flight indicated by an arrow so that the main radiation direction of the horn antennas 10 points in the direction of flight.

Hierbei wird gemäß DE 40 07 611 nur von einem Einzelstrahler, d. h. nur von einer Horn-Antenne 10 aus gesendet; anschließend wird jedoch mit allen übrigen Einzelelementen in Form bei­ spielsweise der Horn-Antennen 10 empfangen. Dagegen werden bei DE 40 07 612 die n Einzelstrahler nacheinander von dem ersten bis zu dem n-ten Element zum Senden und anschließend zum Empfangen benutzt.According to DE 40 07 611, this is only transmitted by a single radiator, ie only by a horn antenna 10 ; subsequently, however, the horn antennas 10 are received in the form of all other individual elements. In contrast, in DE 40 07 612 the n individual radiators are used in succession from the first to the nth element for transmitting and then for receiving.

Hierbei kann die Verarbeitung der Rohdaten in ähnlicher Weise wie bei dem bekannten SAR-Prinzip durchgeführt werden, wobei eine synthetische Apertur bei DE 40 07 611 durch den halben Abstand bzw. bei DE 40 07 612 durch den Abstand zwischen dem ersten und dem n-ten Einzelstrahler der Horn-Antennenanord­ nung zu ersetzen ist.The raw data can be processed in a similar way be carried out as in the known SAR principle, where a synthetic aperture in DE 40 07 611 by half Distance or in DE 40 07 612 by the distance between the first and the nth single radiator of the horn antenna arrangement must be replaced.

Bei der Verarbeitung wird das jeweilige Signal nach Amplitude und Phase in Abhängigkeit von der Entfernung mit einer hier nicht im einzelnen angegebenen konjugiert komplexen Referenz­ funktion korreliert. Entscheidend ist jedoch, daß das Emp­ fangssignal an jedem Einzelelement 10 infolge des unter­ schiedlichen Ortes zwischen Sender und Empfänger eine andere Phase zum Sendeimpuls aufweist. Das bedeutet, daß bei inkohä­ rentem Betrieb die Phasenbeziehung zwischen den einzelnen Elementen konstant und bekannt sein muß (DE 40 07 611). Da gemäß DE 40 07 612 im Sende- und Empfangszweig kohärent gear­ beitet werden muß, muß bei dieser Arbeitsweise die Phasenlage der an verschiedenen Orten empfangenen Signale zueinander be­ kannt sein.During processing, the respective signal is correlated in terms of amplitude and phase as a function of the distance with a conjugate complex reference function which is not specified here in detail. It is crucial, however, that the Emp signal at each individual element 10 has a different phase to the transmission pulse due to the different location between transmitter and receiver. This means that in the case of incoherent operation, the phase relationship between the individual elements must be constant and known (DE 40 07 611). Since according to DE 40 07 612 in the transmission and reception branch gear must be processed, the phase relationship of the signals received at different locations must be known to each other in this mode of operation.

Wenn nunmehr der Abstand zwischen den n Einzelstrahlern 10 jeweils Δx ist, kann dieser Abstand ausgedrückt werden durch
If the distance between the n individual radiators 10 is now Δx, this distance can be expressed by

Δx = l = λ/Θ bei DE 40 07 611 bzw. durch
Δx = l = λ / Θ in DE 40 07 611 or through

Δx = l/2 = λ/2Θ bei DE 40 07 612,
Δx = l / 2 = λ / 2Θ for DE 40 07 612,

wobei jeweils mit l die Aperturlänge jedes Einzelstrahlers, mit λ die Wellenlänge und mit Θ der Beleuchtungswinkel be­ zeichnet sind. Der Beleuchtungswinkel Θ ist in der in Fig. 2 schematisch wiedergegebenen Beleuchtungsgeometrie eingetra­ gen.where each with l the aperture length of each individual radiator, with λ the wavelength and with Θ the illumination angle be. The illumination angle Θ is entered in the illumination geometry shown schematically in FIG. 2.

Wenn die Entfernung zwischen einem Zielpunkt T und einem Ein­ zelstrahler 10 der jeweiligen Antennenanordnung mit r be­ zeichnet wird, läßt sich die Entfernung r, wie der schemati­ schen Darstellung der Fig. 2 zu entnehmen ist, ausdrücken durch:
If the distance between a target point T and a single radiator 10 of the respective antenna arrangement is denoted by r, the distance r, as can be seen from the schematic representation of FIG. 2, can be expressed by:

r = √R² + (a-x)²,
r = √R² + (ax) ²,

wobei mit a der Abstand zwischen der Antennen-Mittenachse O und einem Punktziel T, mit x der Abstand zwischen Antennen-Mittenachse O und einem Einzelstrahler 10 und mit R der Ent­ fernungstor-Abstand bezeichnet sind, wie im einzelnen eben­ falls der schematischen Darstellung der Fig. 2 zu entnehmen ist.where a is the distance between the antenna center axis O and a point target T, x is the distance between the antenna center axis O and a single radiator 10 and R is the distance gate distance Ent, as in the individual case if the schematic representation of FIG . 2 reveals.

In Fig. 3 ist aus einer Flughöhe von 1000 m im X-Band eine kartentreue Darstellung in Draufsicht mit einer verhältnismä­ ßig kurzen Antenne wiedergegeben, wobei etwa in Bildmitte ein Teil einer Landebahn zu erkennen ist. In Fig. 3 from a flight altitude of 1000 m in the X-band a map-like representation in plan view is shown with a relatively short antenna, with a part of an airstrip can be seen in the middle of the picture.

In Fig. 4 ist die entsprechende zentralperspektivische Dar­ stellung in Quasi-Pilotensicht wiedergegeben, die durch ent­ sprechende Umsetzung der kartentreuen Darstellung in Drauf­ sicht der Fig. 3 erhalten worden ist. Im oberen Bereich von Fig. 4 ist ein Teil der Landebahn und im unteren Bereich das in Flugrichtung vor der Landebahn liegende Gebiet zu erken­ nen. In Fig. 4 ist entlang der oberen Längskante der Darstel­ lung ein eingeblendeter künstlicher Horizont beispielsweise in Form eines schwarzen Balkens wiedergegeben.In Fig. 4, the corresponding central perspective Dar position is shown in a quasi-pilot view, which has been obtained by accordingly implementing the map-true representation in plan view of FIG. 3. In the upper area of FIG. 4, part of the runway and in the lower area the area lying in the direction of flight in front of the runway can be seen. In Fig. 4 along the upper longitudinal edge of the presen- tation a faded-in artificial horizon is shown, for example in the form of a black bar.

Sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 betrug der Beleuchtungswin­ kel in Azimutrichtung 60° und der Depressionswinkel reichte von 14° bis 60°. Die Auflösung in Azimutrichtung betrug im Nahbereich 10 m und im Fernbereich 35 m, während die Auflösung in Elevationsrichtung 3 m betrug.Both in Fig. 3 and in Fig. 4, the illuminating angle in the azimuth direction was 60 ° and the depression angle ranged from 14 ° to 60 °. The resolution in the azimuth direction was 10 m in the near range and 35 m in the far range, while the resolution in the elevation direction was 3 m.

In Fig. 5 ist wieder ein Teil derselben Landebahn einer kartentreuen Darstellung in Draufsicht, diesmal aus einer Flughöhe von 300 m, wiedergegeben.In Fig. 5, a part of the same runway is a card faithful representation in plan view, this time m from an altitude of 300 reproduced again.

Fig. 6 zeigt die zentralperspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht und entlang der oberen Längskante ist ein einge­ blendeter künstlicher Horizont beispielsweise in Form eines schwarzen Balkens wiedergegeben ist. Fig. 6 shows the central perspective representation in a quasi-pilot view and along the upper longitudinal edge a faded artificial horizon is shown, for example in the form of a black bar.

Claims (10)

1. Verwendung eines von einem fliegenden Träger mitgeführten Vorwärtssicht-Radar zum zweidimensionalen Abbilden eines in Flugrichtung vorausliegenden Sektorbereichs einschließlich dort detektierbarer Objekte in Form eines einer Kartendar­ stellung entsprechenden hochqualitativen Bildes, wobei das durch elektronische Verarbeitung empfangener Daten in karten­ treuer Draufsicht erhaltene Bild in eine zentralperspektivi­ sche Projektion in Quasi-Pilotensicht umgesetzt wird und ein künstlicher Horizont eingeblendet ist.1. Use of one carried by a flying carrier Forward view radar for two-dimensional imaging of an in Sector area ahead including flight direction objects detectable there in the form of a map corresponding high-quality image, the through electronic processing of received data in cards faithful top view image obtained in a central perspective quasi-pilot view is implemented and a artificial horizon is shown. 2. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radars nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die zentralperspektivische Darstel­ lung in Quasi-Pilotensicht mit eingeblendetem künstlichem Ho­ rizont auch im Kurvenflug erhalten bleibt.2. Use of a forward view radar according to claim 1, there characterized in that the central perspective representation in a quasi-pilot's view with the artificial hoof displayed rizont is retained even when cornering. 3. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radars nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß auch bei Kurvenflug auf einem hochauflösendem Farbmonitor zwischen kartentreuer Draufsicht und zentralperspektivischer Darstellung in Quasi-Pilotensicht jeweils mit eingeblendetem künstlichem Horizont umschaltbar ist.3. Use of a forward view radar according to claim 1, there characterized in that even when cornering on a high-resolution color monitor between map-like top view and a perspective view from a quasi-pilot perspective each switchable with an inserted artificial horizon is. 4. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radars nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zen­ tralperspektivische Projektion in Quasi-Pilotensicht mit ein­ geblendetem künstlichem Horizont zwischen verschiedenen Ent­ fernungsbereichen umschaltbar ist. 4. Use a forward view radar according to one of the before forthcoming claims, characterized in that the zen perspective perspective projection from a quasi-pilot perspective dazzled artificial horizon between different ent range is switchable.   5. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radar nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhän­ gigkeit von dem jeweiligen Einsatzbereich der Frequenzbereich (L-Band bis Ka-Band) des Vorwärtssicht-Radar umschaltbar ist.5. Use a forward view radar according to one of the before forthcoming claims, characterized in that in depend the frequency range (L-band to Ka-band) of the forward view radar is switchable. 6. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radar nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zen­ tralperspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht mit eingeblendetem künstlichen Horizont an die Flughöhe und die Fluggeschwindigkeit automatisch angepaßt wird.6. Use a forward view radar according to one of the before forthcoming claims, characterized in that the zen perspective view in quasi-pilot view with displayed artificial horizon to the flight altitude and the Airspeed is automatically adjusted. 7. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radar nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der zentralperspektivischen Darstellung in Quasi-Pilotensicht zu­ sätzliche Daten/Informationen abgebildet werden.7. Use a forward view radar according to one of the before forthcoming claims, characterized in that to the central perspective representation in quasi-pilot view additional data / information are mapped. 8. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radar nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralperspektivischen Darstellung in Quasi-Pilotensicht be­ wegte Ziele markiert werden.8. Use a forward view radar according to one of the before forthcoming claims, characterized in that in the central perspective representation in quasi-pilot view marked goals are marked. 9. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radar nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zen­ tralperspektivische Darstellung in Quasi-Pilotensicht mit weiteren Betriebsmoden, wie Wetterradar, Überwachungsradar u.ä. kombiniert wird.9. Use a forward view radar according to one of the before forthcoming claims, characterized in that the zen perspective view in quasi-pilot view with other operating modes, such as weather radar, surveillance radar etc. is combined. 10. Verwendung eines Vorwärtssicht-Radar nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außer der kartentreuen Abbildung der Erdoberfläche auch Informationen bezüglich der Höhe über Boden von natürlichen und/oder künst­ lichen Hindernissen in Quasi-Pilotensicht gebracht werden.10. Use a forward view radar according to one of the before forthcoming claims, characterized in that in addition to the map-true mapping of the earth's surface also information regarding the height above ground of natural and / or artificial obstacles from a quasi pilot perspective.
DE19731263A 1997-07-21 1997-07-21 Aircraft avionic system using onboard radar Withdrawn DE19731263A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19731263A DE19731263A1 (en) 1997-07-21 1997-07-21 Aircraft avionic system using onboard radar
CA002297177A CA2297177A1 (en) 1997-07-21 1998-07-21 Avionic system intended for use in aircrafts and involving use of an on-board radar equipment
EP98941385A EP0998682A1 (en) 1997-07-21 1998-07-21 Avionic system intended for use in aircrafts and involving use of an on-board radar equipment
PCT/EP1998/004537 WO1999005541A1 (en) 1997-07-21 1998-07-21 Avionic system intended for use in aircrafts and involving use of an on-board radar equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19731263A DE19731263A1 (en) 1997-07-21 1997-07-21 Aircraft avionic system using onboard radar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19731263A1 true DE19731263A1 (en) 1999-02-11

Family

ID=7836397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19731263A Withdrawn DE19731263A1 (en) 1997-07-21 1997-07-21 Aircraft avionic system using onboard radar

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19731263A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3988731A (en) * 1973-08-03 1976-10-26 Young David W Augmented perspective radar display
US4024539A (en) * 1966-04-15 1977-05-17 General Electric Company Method and apparatus for flight path control
US5053778A (en) * 1989-08-10 1991-10-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Generation of topographic terrain models utilizing synthetic aperture radar and surface level data

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4024539A (en) * 1966-04-15 1977-05-17 General Electric Company Method and apparatus for flight path control
US3988731A (en) * 1973-08-03 1976-10-26 Young David W Augmented perspective radar display
US5053778A (en) * 1989-08-10 1991-10-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Generation of topographic terrain models utilizing synthetic aperture radar and surface level data

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0634669B1 (en) Method for classifying an object and application thereof
DE3152340C1 (en) Method and arrangement for determining the positions of vehicles using satellites
DE10120536C2 (en) Radar system for active obstacle warning and imaging of the earth's surface
DE3927851A1 (en) Moving object spatial position detector and guide - has electro=optical system detecting lights on aircraft steering, guidance computer and radio link for automatic landing
DE10120537C2 (en) Method for recognizing and identifying objects using a plurality of sensors present in an aircraft
EP0445795B1 (en) Forward looking radar
DE102007050246B4 (en) Method and device for independent landing of a rotary wing aircraft
DE10132723A1 (en) Satellite configuration for interferometric and / or tomographic imaging of the earth's surface using radar with synthetic aperture (SAR)
DE1273619B (en) Antenna system for a secondary radar system
DE4007612C1 (en)
DE19749461A1 (en) Radar antenna
DE1942662C3 (en) Airplane on-board radar system with two antennas and a common transmitter
DE19731262A1 (en) Aircraft avionic system using onboard radar
DE19731263A1 (en) Aircraft avionic system using onboard radar
DE19731169A1 (en) Aircraft avionic system using onboard radar
DE1456128A1 (en) Aircraft landing system
DE10015164A1 (en) ROSAR communication method for obstacle detection in helicopter, involves merging heliradar laser-radar sensor data with registered data of on-board-intrinsic database for display of flight path and landing location
WO1999005541A1 (en) Avionic system intended for use in aircrafts and involving use of an on-board radar equipment
DE1548415B2 (en) LOCATION AND GUIDANCE PROCEDURES FOR AIRCRAFT
DE2532970A1 (en) ANTENNA
DE3506216A1 (en) POSITIONING SYSTEM
EP0738900B1 (en) Landing aid method for aircrafts
DE10255634A1 (en) Radio interferometric guidance device for the automatic control of unmanned aerial vehicles, especially during the final phase of the landing
DE845447C (en) Radio navigation procedures as landing aid for aircraft
DE4406907A1 (en) Procedure for classifying an object and use of the procedure

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT-UND RAUMFAHRT E.V., 51

8130 Withdrawal