DE69836270T2

DE69836270T2 - Luftraumüberwachungs- und landeradar

Info

Publication number: DE69836270T2
Application number: DE69836270T
Authority: DE
Inventors: D. Charles Newbury Park LUCAS; Jeffrey Oxnard NEMIT; Daniel Los Angeles KIKUTA; Gary Bell Canyon KENTOSH
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: WO1998057193A1; EP0988562A4; AU7565698A; EP0988562B1; US5841391A; EP0988562A1; DE69836270D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Luftüberwachungsradar- (LÜR) und Präzisionsanflugradar- (PAR) Systeme, die ausgebildet sind, um Flugzeuge in der Nähe eines Flughafens zu erkennen und ein Flugzeug entlang einer bevorzugten Landeleitlinie zu einer Landebahn zu führen.
Luftüberwachungs- und Präzisionsanflugradarsysteme sind bekannt. Sobald ein Radarkontakt mit einem Flugzeug, das in den überwachten Luftraum um einen Flughafen eintritt, hergestellt wurde, leitet üblicherweise ein LÜR-Fluglotse das Flugzeug, bis es sich innerhalb der Reichweite des Präzisionsanflugradars befindet; zu diesem Zeitpunkt wird das Flugzeug von dem LÜR-Fluglotsen einem PAR-Fluglotsen übergeben. Der PAR-Fluglotse leitet dann unter Verwendung des Präzisionsanflugradars das Flugzeug während des Endanflugs und der Landephase an. Üblicherweise werden die beiden Radarfunktionen, d. h. Luftüberwachung und Präzisionsanflug, von zwei getrennten LÜR- bzw. PAR-Systemen ausgeführt, wobei jedes der Systeme über einen eigenen Radarkopf und eigene Steuerungselektronik verfügt. Die Leistungsanforderungen für die jeweiligen Radarsysteme sind verschieden und diese Unterschiede werden durch den Aufbau der Systeme widergespiegelt. Eine Alternative zu getrennten Systemen wird in der IEEE Veröffentlichung „Proceedings of the National Radar Conference", Band 5, 6-10, vorgeschlagen, welche ein landgestütztes X-Band-Multifunktions-Radarsystem offenbart. Das System verwendet eine Einphasengruppenantenne, um Azimut- und Höhenabtastung sicher zu stellen. Beispielhafte Angaben in Bezug auf die Leistungsanforderungen für typische LÜR- und PAR-Systeme werden in der folgenden Tabelle angeführt:
Beachten Sie, dass die LÜR- und PAR-Leistungsanforderungen sich in wichtigen Bereichen unterscheiden. So beträgt die Datenerneuerungsrate für das PAR-System ein Mal pro Sekunde (sowohl in Azimut- als auch in Elevationsrichtung), während die Datenerneuerungsrate für LÜR-Systeme ein Mal alte vier (4) bis fünf (5) Sekunden in Azimutrichtung mit fixer Elevation beträgt. Außerdem erfordert das LÜR-System eine Azimutreichweite von 360° bezogen auf einen Bereich von 20 bis 30 NM (nautische Meilen), während die Azimutreichweite des PAR-Systems 20° bis 30° bezogen auf einen Bereich von 9 bis 20 NM erfordert. Schließlich sind die Genauigkeits- und Auflösungsanforderungen für das PAR deutlich strenger als jene für das LÜR. Aus diesen und anderen Gründen verwendet ein Flughaften gewöhnlich zwei von einander getrennte LÜR- und PAR-Systeme. Ein LÜR-System in einem typischen Flughafen kann beispielsweise eine Antenne verwenden, die einen oder mehrere S-Band- (oder L-Band-) Emitter umfasst, die den Azimutbereich abtasten, z. B. durch ein mechanisches Drehen der Antenne mit 12 bis 15 Umdrehungen pro Minute (U/min). Im Gegensatz dazu kann ein PAR-System eine Antenne verwenden, die einen oder mehre re X-Band-Emitter umfasst, die den Azimut- und den Elevationsbereich abtasten, z. B. elektronisch mit einer Wiederholungsrate von einer (1) Sekunde.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Radarsystem ausgelegt, das eine gemeinsame Antenne für das Aussenden eines Quellstrahls aufweist und sowohl Luftüberwachungsradar- (LÜR-) als auch für Präzisionsanflugradar- (PAR-) Funktionen wie in Anspruch 1 erläutert erfüllen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 umfasst ein Blockdiagramm der obersten Ebene einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches primär den Azimutabschnitt eines herkömmlichen Radarkopfes zur Aussendung von Radarstrahlen und zum Empfang von reflektierten Strahlen als Antwort, der geeignet ist, im Wesentlichen gleichzeitig Signale zu erzeugen, die für die Verarbeitung in Luftüberwachsungsradar- (LÜR-) und Präzisionsanflugradar- (PAR-) Systemen geeignet sind, zeigt;
2 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Abtastweges einer Reihe von Radarstrahlen, die von dem soeben genannten Radarkopf aus 1 abgegeben werden, wobei diese Darstellung im Wesentlichen die gleichzeitige Emission von LÜR- und PAR-Radarsignalen zeigt;
3 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Antenne, die eine Vielzahl von Emittern umfasst, deren Ausgang phasengesteuert wird, um einen resultierenden abgetasteten Radarstrahl zu erzeugen;
4 zeigt ein vereinfachtes Zeitdiagramm, das zeigt, dass bei jeder Hauptbogenumdrehung eine andere LÜR-Wellenform (aus fünf Wellenformen ausgewählt) abgegeben wird;
5 zeigt eine vereinfachte Abtastdarstellung (ähnlich 2) für eine beispielhafte Ausführungsform;
6 zeigt eine Darstellung des Hilfsabtastbogens, wie er von einer Vielzahl von elektronisch gesteuerten Emittern umgesetzt wird, in einer beispielhaften Ausführungsform;
7 zeigt eine Darstellung eines Abtastbogens für eine Elevationsantenne, die von einer Vielzahl von elektronisch gesteuerten Emittern umgesetzt wird, in einer beispielhaften Ausführungsform;
8 ist ein vereinfachtes Zeitdiagramm, das die Sequenz der verschiedenen PAR-Wellenformen (aus vier Wellenformen ausgewählt), die von einer Höhenantenne bei jeder Hauptbogenumdrehung abgegeben werden, in einer beispielhaften Ausführungsform zeigt;
9 zeigt eine vereinfachte Abtastdarstellung, die das Verhältnis der PAR-Höhenabtastsequenz zu der Azimutabtastsequenz zeigt; und
10 zeigt die Bitbeschreibung der Steuerwörter, die von dem Tracker verwendet werden, um die Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung in Bezug auf die Lokalisierung der verfolgten Ziele anzuweisen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Radarsystem ausgerichtet, welches durch eine gemeinsame Antenne für das Aussenden eines Quellstrahls zur Erfüllung von Luftüberwachungsradar- (LÜR-) und Präzisionsanflugradar- (PAR-) Funktionen gekennzeichnet ist.
Genauer gesagt ist ein erfindungsgemäßes System so aufgebaut, dass es einen Quellstrahl durch eine 360°-Azimutumdrehung an einer Flughafenstelle in der Nähe einer Start- und Landebahn abtastet. Während des Hauptabschnitts jeder Umdrehung werden die Abtastrate und die Quellstrahleigenschaften so ausgerichtet, dass für die Erfüllung herkömmlicher LÜR-Leistungsanforderungen geeignete reflektierte Strahlen produzieren. Während des Nebenanteils jeder Umdrehung werden die Abtastrate und/oder die Quellstrahleigenschaften so verändert, dass zur Erfüllung der strengeren PAR-Leistungsanforderungen geeignete reflektierte Strahlen produziert werden.
Gemäß der Erfindung umfasst ein gemeinsamer Radarkopf eine Azimutantenne, die einen Quellstrahl in einer Strahlnormalrichtung aussendet, und eine Hauptabtastvorrichtung, die den Quellstrahl durch einen Hauptabtastbogen von 360°, z. B. durch die kontinuierliche Drehung der Azimutantenne bei einer im Wesentlichen konstanten Rate, abtastet. Zusätzlich dazu wird die Strahlrichtung regelmäßig in einem Nebenabtastabschnitt des Hauptabtastbogens verschoben, um Zeitbereiche zuzuweisen, die genutzt werden können, damit LÜR- und PAR-Emissionen in einer oder mehreren gemeinsamen Drehungspositionen erfolgen können. Eine bevorzugte mechanische Ausführungsform des gemeinsamen Radarkopfes wird in der am 11. Juni 1997 eingereichten US-Anmeldung Nr.08/872.899 mit dem Titel „Self Calibrating Radar System" beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm der obersten Ebene einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eines Radarsystems 10, das primär einen gemeinsamen Radarkopf 12 (umfassend eine Azimutantenne (AZ) 14 und eine Höhenantenne (EL) 16), der sich in der Nähe eines vorbestimmten Landepunkts der Landebahn befindet, um Impulsradarstrahlen abzugeben und die reflektierten Antworten von einem Reflektor (z. B. einem Flugzeug, einem Wettersystem oder einem Hindernis) empfängt; eine Radarkopfsteuerung 18 zur Steuerung der effektiven Emissionspositionen der Azimutantenne 14 und der Höhenantenne 16 sowie zur Synchronisation und Verarbeitung der von den Antennen empfangenen Antworten; und einen oder mehrere Anzeigeprozessoren 20, 22 und Monitore 24, 26 (welche sich fakultativ in einer Entfernung befinden und durch einen Signalweg 28 mit der Radarkopfsteuerung 18 gekoppelt sind) zur entsprechenden Darstellung der durch LÜR und PAR verarbeiteten Antworten umfasst. Die Radarkopfsteuerung 18 umfasst primär einen Empfänger/Frequenzgenerator 30 für die Emission und den Empfang einer Sequenz von gepulsten Quellsignalen, eine Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 für die Synchronisation der effektiven Drehemissionspositionen des Radarkopfes 12, Signal-34 und Datenprozessoren 36 zur Herleitung von Positions- und Geschwindigkeitsinformationen aus den reflektierten Signalen, die einem Hindernis, Wetter oder dem Ziel, z. B. Flugzeugdaten, entsprechen, sowie einen Tracker 38 zur Verfolgung der Position von einem oder mehreren PAR- und LÜR-Zielen.
Einem Fachmann auf dem Gebiet der Entwicklung sollte klar sein, dass das System 10 einfach eingesetzt werden kann, um entweder als LÜR- oder als PAR-System zu funktionieren. Wenn das System 10 nur als LÜR-System verwendet werden sollte, würde die Höhenantenne 16 nicht verwendet werden und die Azimutantenne 14 würde effektiv, z. B. mechanisch, um 360° gedreht werden bei einer im Wesentlichen konstanten Rate, die gewöhnlich zwischen 12 und 15 U/min liegt, während Radarsignale abgegeben werden, gewöhnlich S-Band oder L-Band. Wenn das System 10 alternativ dazu lediglich als PAR-System verwendet werden sollte, würde die Höhenantenne 16 gewöhnlich einen 8°-Bogen abtasten, während die Azimutantenne 14 gewöhnlich einen 20°- oder 30°-Bogen abtasten würde, wobei beide Antennen X-Band-Signale abgeben und ihre vorbestimmten Bogen ein Mal pro Sekunde durchlaufen würden. Eine Ausführungsform nur für PAR wurde in der am 22. November 1996 eingereichten US Anmeldung Nr. 08/654.913 von Edwin Howard Reitan, Jr. mit dem Titel „Integrated precision approach radar display" beschrieben.
Jedoch umfassen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusätzlich eine Struktur, die das Timesharing der Azimutantenne 14 ermöglichen, so dass im Wesentlichen gleichzeitig LÜR- und PAR-Funktionen erfüllt werden. In einem bevorzugten System 10 umfasst die Azimutantenne 14 einen Azimutemitter 40 mit einem Nebenbogenstellungsregler 42, der die Möglichkeit bereitstellt, einen beschränkten Nebenabtastbogen von weniger als ± 90° abzutasten und auf einem Hauptbogenstellungsregler 44 angebracht ist, welcher kontinuierlich effektiv, z. B. mechanisch mittels einer Servovorrichtung, den Azimutemitter 40 in 360° Hauptabstastbögen (-kreisen) bei einer im Wesentlichen konstanten Rate, vorzugsweise bei im Wesentlichen 60 U/min, dreht. In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung leitet die Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 den Hauptbogenstellungsregler 44 mittels des Signalwegs 46 an, in der vorbestimmten Rate, z. B. 60 U/min, zu rotieren. Zusätzlich dazu ist vorzugsweise ein Drehmelder 48 an den Hauptbogenstellungsregler 44 gekoppelt, um ein Rotationsrückkopplungs-Signal über den Weg 50 für die Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 bereitzustellen. Die Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 leitet in Reaktion auf die Befehle des Trackers 38 den Nebenbogenstellungsregler 24 über Steuerungssignal 52 regelmäßig an, die Position des Azimutemitters 40 innerhalb des Nebenabtastbogens zu verändern. Da die Rotationsposition des Azimutemitters eine Funktion seiner, z. B. mechanisch, gesteuerten Position innerhalb des Hauptabtastbogens (-kreises) und des Nebenabtastbogens (des durch den Nebenbogenstellungsregler 42 gesteuerten begrenzten Bogens) ist, können die von dem Azimutemitter 40 abgegebenen Radarstrahlen entlang eines im Wesentlichen nicht durchgängigen Wegs geleitet werden, indem veranlasst wird, dass die effektive Rotationsposition vor oder hinter der durch den Hauptbogenstellungsregler 44 definierten Position liegt. In der Folge können während jeder Hauptabtastbogenumdrehung an gemeinsamen radialen Positionen sowohl LÜR- als auch PAR-Radarstrahlen abgegeben werden.
Tabelle I
Tabelle II – Ziel bei Sektor 4+
Das Verfahren zur Erfüllung dieser Aufgabe kann am Besten unter Bezugnahme auf ein in den oben angeführten Tabellen I und II veranschaulichtes Beispiel erklärt werden. Tabelle I zeigt ein Beispiel, bei dem jeder 360° Hauptabtastbogen (-kreis) in achtzehn (18), z. B. mechanisch, rotierte 20° Sektoren (wobei jedem eine Zeitdauer von etwa 1/18 Sekunde bei einer 1 U/min Rotationsrate zugeordnet ist), wobei Sektor 18 Sektor 0 entspricht und demnach den nächsten Hauptabtastbogen (vollen Kreis) beginnt. Wenn der Nebenbogenstellungsregler 42 in einer zentralen 0°, d. h. strahlnormalen, Position verblieb, tastete der abgegebene Radarstrahl kontinuierlich den Hauptabtastbogen ab. Wenn jedoch der Nebenbogenstellungsregler 42 regelmäßig dazu eingesetzt wurde, den abgegebenen Radarstrahl entlang des Nebenabtastbogens zu verschieben, wird die effektive Rotationsposition (Haupt- und Nebenposition) gesteigert. Wie in Tabelle I dargestellt, steigt die Verschiebung durch den Nebenbogenstellungsregler alle 9 Sektoren regelmäßig um einen Sektor. In der genstellungsregler alle 9 Sektoren regelmäßig um einen Sektor. In der Folge würde am Ende der 18 mechanischen Sektoren (360°) eine effektive Rotationsposition von 20 Sektoren (400°) vorliegen. In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird dieser effektive Vorteil (40° in diesem Beispiel) genutzt, um Zeitabschnitte/Sektoren für die Durchführung von PAR-Abtastungsemissionen zuzuweisen. In diesem Beispiel werden zwei Sektoren verwendet, um entsprechend einem einzigen Ziel eine PAR-Abtastemission durchzuführen.
In 2 (wenn gemeinsam mit Tabelle II betrachtet) wird ein hypothetisches Ziel 54 (von dem Tracker 38 wie weiter unten besprochen bestimmt) in der Nähe von Sektor 4 gezeigt. LÜR-Radarstrahlen werden von einem zentral gelegenen Azimutemitter 40 in einem ersten Bogenabschnitt 56 abgegeben bis Sektor 4 erreicht wird. Beginnend bei Sektor 4 und im Verlauf von Sektor 5 werden PAR-Radarstrahlen in einem zweiten Bogenabschnitt 58 während der beiden zugewiesenen Zeitabschnitten/Sektoren abgegeben. Nach Sektor 5 verzögert der Nebenbogenstellungsregler 42 (im Wesentlichen sofort in Bezug auf seine nominale Abschnittsrotationsrate) seine aktuelle erste Bogenposition um zwei Sektoren (siehe Weg 60). Die Emissionen von LÜR-Radarstrahlen beginnen wieder bei Sektor 4. In der Folge überschneidet sich die Abtastung der Sektoren 4 und 5 (siehe Weg 62) mit jener der zuvor im Verlauf von Weg 58 im PAR-Modus abgetasteten Sektoren. Es sollte berücksichtigt werden, dass in dem vorliegenden Beispiel der erste zusätzliche Zeitabschnitt eigentlich erst beim Übergang zwischen den Sektoren 7 und 9 zugewiesen wird. In der Folge veranlasst der Nebenbogenstellungsregler 42 den Azimutemitter 40 seine Strahlnormalposition zu verzögern. Das wird nicht immer der Fall sein und ist eine Funktion dieses bestimmten Beispiels. Wenn Sektor 7 in diesem Beispiel abgeschlossen ist, veranlasst der Nebenbogenstellungsregler 42 den ersten seiner periodischen Anstiege. Das führt dazu, dass Sektor 8 übersprungen wird, da der Nebenbogenstellungsregler 42 den Radarstrahl eine Position in Richtung Strahlnormale bewegt. Auf ähnliche Weise bewegt der Nebenbogenstellungsregler 42 den Strahl am Ende von Sektor 16 vorwärts, wobei Sektor 17 ausgelassen wird. An diesem Punkt ist der Nebenbogenstellungsregler 42 zu seiner Strahlnormale (0°) zurückgekehrt und der Prozess kann unendlich oft wiederholt werden (siehe untenstehende Tabelle III, welche diesen Pro zess mit einem PAR-Ziel, das nach der ersten regelmäßigen Verschiebung des Nebenbogenstellungsreglers 42, lokalisiert wird).
Tabelle III – Ziel bei Sektor 7+
Während die für die PAR-Abtastung erforderlichen Sektoren durch das beschriebene Verfahren vollständig abgedeckt werden, ist zu berücksichtigen, dass eine bestimmte Anzahl von LÜR-Sektoren, d. h. Sektor 8 und 17, übersprungen wurden und demnach zwei 20° Lücken (tote Winkel) 64, 66 innerhalb der LÜR-Reichweite in diesem Beispiel bestehen. Im Gegensatz dazu beschäftigt sich eine bevorzugte Ausführungsform mit diesen Lücken, indem (1) die Zahl der Sektoren pro Umdrehung gesteigert und in der Folge die Sektor- und Lückengrößen, z. B. auf ¼°, verkleinert werden, und indem (2) die Radarstrahlbreite ausreichend definiert wird, so dass sie Sektoren überlappt und demnach die übersprungenen Sektoren bis zu einem gewis sen Grad abdeckt. Vorzugsweise entsprechen die Sektorgröße und die 3 dB Strahlbreiten einander im Wesentlichen. In der Folge wird, wenn Strahl 68 das Ende von Sektor 7 erreicht und Sektor 8 bis an den Beginn von Sektor 9 (Strahl 70) überspringt, nur ein kleiner Teil von Sektor 8 nicht abgedeckt, da der 3 dB Punkt 72 von den Strahlen 68, 70 in Sektor 8 hineinreicht.
Fakultativ können Ausführungsformen auch regelmäßig die absoluten Rotationspositionen der zuvor angesprochenen Lücken durch eine Präzession ihrer relativen Rotationspositionen verändern. Die Sektoren 8 und 17 könnten beispielsweise bei einer ersten Umdrehung für das Überspringen zugewiesen werden, 9 und 18 (d. h. 0) könnten bei einer zweiten Umdrehung für das Überspringen zugewiesen werden, 10 und 1 bei einer dritten Umdrehung und so weiter. Alternativ dazu könnte ein Pseudozufallsgenerator verwendet werden, um die für jede Umdrehung zugewiesenen Sektoren auszuwählen. Dementsprechend würde die volle LÜR-Reichweite abgedeckt werden, wenngleich bei einer reduzierten Rate. Da jedoch der LÜR-Reichweitenbogen ein Mal pro Sekunde anstatt der erforderlichen Rate von vier bis fünf Mal pro Sekunde aktualisiert wird, kann eine bevorzugte Ausführungsform die periodische Lücke in der Sektorabdeckung leicht tolerieren.
Tabelle IV – Ziel bei Sektor 7+
In einer weiteren in Tabelle IV dargestellten Ausführungsform werden die übersprungenen Sektoren, z. B. 11 und 12, in jedem Umdrehungsbogen neben einander angeordnet. In einer solchen Ausführungsform ist die Gesamtlücke, d. h. der tote Winkel, größer. Um dieser größeren Lücke gerecht zu werden, werden vorzugsweise eine oder mehrere der zuvor angesprochenen Techniken verwendet, d. h. die Zahl der Lücken pro Umdrehung wird gesteigert, die Strahlbreite wird vergrößert und/oder es erfolgt eine regelmäßige Präzession der Lückenposition, z. B. bei jeder Umdrehung.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Nebenabtastung bei einer fortlaufenden Subsektorrate erfolgen. Tabelle II zeigt beispielsweise ein System, bei dem der Nebenbogenstellungsregler 42 alle neun Sektoren eine periodische Bewegung von einem vollen Sektor hervorruft. Alternativ dazu könnte sich der Nebenbo genstellungsregler 42 (vorausgesetzt, dass er eine ausreichende Auflösung aufweist, wenn er z. B. als eine elektronisch phasengesteuerte Emittergruppe umgesetzt ist) regelmäßig oder fortlaufend alle acht Sektoren bei einer effektiven Rate von 1/9 eines Sektors bewegen.
Obwohl die LÜR-Erneuerungsrate (vorzugsweise ein Mal pro Sekunde) durch das beschriebene Verfahren aufrecht erhalten wird, wird die Menge an Radaremissionen im Wesentlichen im Vergleich zu der eines herkömmlichen LÜR-Systems, das bei jedem 1-Sekunden-Intervall einen eingeschränkten, z. B. 20°-30° Bogen, abtastet, deutlich beschränkt. LÜR-Systeme emittieren gewöhnlich eine Folge von verschiedenen, z. B. 5, Strahlen, die alle in Bezug auf verschiedene Bereiche, Geschwindigkeiten und Wetterbedingungen empfindlich sind. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden jedoch vorzugsweise das LÜR-Vermögen und/oder PAR-Vermögen der Höhenantenne 16, um eines oder mehrere, vorzugsweise zwei, bestimmte Ziele für die PAR-Verfolgung zu lokalisieren und auszuwählen. Wenn der Ort des Zieles/der Ziele durch den Tracker 38 bestimmt und ausgewählt wurden, werden die PAR-Radarstrahlemissionen auf eine optimale Signalwellenform beschränkt, um das ausgewählte Ziel an seiner vorbestimmten Position zu erfassen.
In einem bevorzugten Verfahren empfängt die Durchlauf-/Sequenz- Steuervorrichtung 32 ein Rückkopplungssignal 50, das der Hauptabtastbogenposition des Drehmelders entspricht, und steuert die Nebenbogensteuervorrichtung 42, um die zuvor angesprochene Abtastsequenz durchzuführen. In Koordination mit der Abtastsequenz leitet die Durchlauf-/Sequenz- Steuervorrichtung 32 den Empfänger/Prozessor 30 mittels eines Signalprozessors 34 an, über die Azimutantenne 14 und die Höhenantenne 16 geeignete LÜR- und PAR-Wellenformen zu emittieren. Wenn die reflektierten Antworten von der Azimutantenne 14 und der Höhenantenne 16 empfangen werden, verarbeiten der Empfänger/Frequenzgenerator 30, der Signalprozessor 34 und der Datenprozessor 36 die Antwort, um die Position und die Geschwindigkeit der Ziele, die die LÜR- und PAR-Wellenformen reflektiert haben, zu bestimmen. Der Tracker 38 wählt, vorzugsweise in Kombination mit den Befehlen einer Bedienungsperson, zumindest ein Ziel, das verfolgt werden soll, aus und leitet die Durchlauf- /Sequenz- Steuervorrichtung 32 an, so dass diese zentral PAR-Wellenformen, die der derzeitigen Position des Zieles/der Ziele entsprechen, emittieren kann. Vorzugsweise erneuert der Tracker 38 die aktuelle vermutete Position jedes Zieles automatisch für jeden Durchlauf. Während die vereinfachten Beispiele aus den Tabellen II-IV eine Folge von zwei Sektoren, die jedem verfolgten Ziel zugeordnet sind, gezeigt haben, weist eine beispielhafte Ausführungsform (die weiter unten beschrieben wird) jedem PAR-Ziel drei Sektoren zu, wobei die aktuelle vermutete Zielposition dem mittleren Sektor entspricht. Demnach wird die vermutete Zielposition von den emittierten PAR-Wellenformen eingeschlossen.
In Tabelle I wurde gezeigt, dass die Nebensektorpositionsverschiebung zu einer effektiven Rotationsposition von 400° für jede Umdrehung führte, d. h. eine Umdrehung von mehr als einem ganzen Kreis. In der Folge muss dieses zusätzliche Rotationsvermögen bei jeder Umdrehung genutzt werden, um eine PAR-Abtastung durchzuführen, damit das zu einer effektiven Rotation von 360° führt. Gewöhnlich wird der Tracker 38 durch die Bedienungsperson angewiesen, ein oder mehrere Ziele (diesem zusätzlichen Rotationsvermögen entsprechend) zu verfolgen. Das muss jedoch nicht immer der Fall sein, z. B. wenn sich aktuell kein Flugzeug innerhalb des PAR-Verfolgungsbereichs befindet. Deshalb werden durch den Tracker 38 ein oder mehrere Standardziele zugewiesen, wenn es keine Flugzeugziele gibt. Vorzugsweise sind diese Ziele Festzeichenunterdrückungs- (MTI) Reflektoren, z. B. zwei, die sich in Bezug auf die Start-/Landebahn vorbestimmten Positionen befinden. In der Folge kann der Datenprozessor 36 diese MTI-Antworten so verarbeiten, dass die reflektieren Antworten mit den tatsächlichen physischen Positionen in Beziehung gesetzt werden und demnach automatisch die ausgewiesenen Positionsbestimmungen kalibriert werden.
Der Azimutemitter 40 der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Emittern 74a–74n (siehe 3), deren Ausgänge elektronisch gesteuert und phasengesteuert sind, damit der Mikrowellensignalausgang den Nebenabtastbogen unter Steuerung der Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 abtastet. Aufgrund der eingeschränkten Größe des Nebenabtastbogens können jedoch ebenfalls me chanische oder elektromechanische Motoren, z. B. Stepper- oder Servomotoren, verwendet werden, um die Quellsignale, z. B. Mikrowellensignale durch den Nebenabtastbogen zu führen.
Die Emitter und die damit verbundene Treiberelektronik der Azimutantenne 14 werden so ausgewählt, dass sie die PAR-X-Band-Emissionsanforderungen erfüllen. Vorzugsweise werden X-Band-Emissionen sowohl für die PAR- als auch für die LÜR-Signalemissionen eingesetzt. Diese Wahl des Aufbaus ermöglicht auch eine vereinfachte Treiberelektronik, d. h. der Empfänger/Frequenzgenerator 30, die Azimutantenne 14 und die Höhenantenne 16 können in diesen gemeinsamen Wellenformdefinitionen verwendet werden, um sowohl PAR- als auch LÜR-Wellenformen zu erzeugen. Es werden jedoch auch Azimutantennen 14 in dem Umfang der vorliegenden Erfindung berücksichtigt, die X-Band-Emissionen im PAR-Modus und S-Band- oder L-Band-Emissionen im LÜR-Modus einsetzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden für beide Antennen, d. h. für die Azimutantenne 14 und die Höhenantenne 16, X-Band-Emissionen verwendet. Um die Interferenz zwischen der Azimutantenne 14 und der Höhenantenne 16 einzuschränken, werden zwei Verfahren eingesetzt. Zunächst sind die Emissionen der Azimutantenne vorzugsweise horizontal polarisiert, während die Emissionen der Höhenantenne vorzugsweise vertikal polarisiert sind. Dann wird in 2 gezeigt, dass ein PAR-Abtastfenster, z. B. die Sektoren 4 und 5, nur einen kleinen Abschnitt der Umdrehung der Azimutantenne 14 umfassen. In der Folge kann die Interferenz weiter reduziert werden, wenn die Höhenantenne 16 während der Abschnitte der Azimutabtastung, die außerhalb des PAR-Fensters liegen, also z. B. während der Sektoren 9-17, abgetastet wird.
In der Folge wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die zuvor beschriebenen Elemente umsetzt, beschrieben.
Die Zeitsteuerung und Steuerung des Radarsystems wird für die beiden Antennen, die Azimutantenne 14 und die Höhenantenne 16, auf zwei Ebenen durch die Durch lauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 gesteuert, d. h. auf (1) der Abtastprogrammebene und (2) der Wellenformebene. Auf der Abtastprogrammebene wird für jede- Antenne eine zeitlich definierte Sequenz von Antennenstrahlpositionen bestimmt, und auf der Wellenformebene wird für jede Antennenstrahlposition eine zeitlich definierte Sequenz von Pulsübertragungen festgelegt. Das Abtastprogramm und die Wellenformzeitsteuerung umfassen die folgenden Anteile:

• Aufteilung der LÜR-Sektoren und Zeitsteuerung der Azimutantenne,
• Zeitsteuerung der LÜR-Wellenformsequenz der Azimutantenne,
• Azimutantennen-LÜR-Wellenformen,
• PAR-Abtastprogramm und -Wellenformen der Höhenantenne,
• PAR-Abtastprogramm und -Wellenformen der Azimutantenne.

Tabelle V-LÜR-Sektoraufteilung
Die LÜR-Sektoraufteilung und die Zeitsteuerung der Azimutantenne wird oben in Tabelle V angegeben. Die mechanische 360°-Drehung der Azimutantenne 14 wird in 342 Azimutsektoren unter Verwendung von 38.400 Azimutveränderungsimpulsen (ACP) entsprechend dem Ausgang 50 des Drehmelders 48 aufgeteilt. Die Sektoren 1 bis 341 umfassen jeweils 112 ACPs, während Sektor 342 größer ist und zusätzliche 96 Impulse umfasst, so dass die Sektorgesamtsumme 208 ACPs beträgt. Die Winkelgröße eines normalen Sektors (112 ACPs) beträgt 112/38.400 × 360° = 1,05°. Während die Winkelgröße eines Sektors durch seine ACP-Zahl bestimmt wird, ist die Zeit, während der sich der Normalstrahl (0°) der Azimutantenne in diesem Sektor befindet, eine Funktion der ACP-Zahl und der Hauptbogenrotationsrate der Azimutantenne 14. Bei einer Rotationsrate von 60 U/min dauern die Sektorzeiten 1 bis 341 jeweils 0,0029167 Sekunden und die Sektorzeit 342, die 208 ACPs umfasst, dauert 0,0054167 Sekunden. Von den 342 Sektorzeiten werden 334 Sektorzeiten dem LÜR-Azimutabtastprogramm zugewiesen und 8 Sektorzeiten werden dem PAR-Azimutabtastprogramm zugewiesen, wie weiter unten erläutert wird. Wenn der Azimutstrahl in den ersten 334 Sektoren in der Strahlnormalrichtung verbleiben sollte, würde ein mechanischer Winkel von 334 × 1,05° = 350,7° von der Azimutantenne 14 bei ihrer Drehung von Sektor 1 bis Sektor 334 abgetastet werden. Um den Gesamtabtastwinkel der Azimutantenne bei einer einzigen Umdrehung unter Verwendung von nur 334 Sektoren auf zumindest 360° zu vergrößern, wird der Azimutantennenstrahl zusätzlich alle acht Sektoren unter Verwendung des Nebenbogenstellungsreglers 42 um 0,2625° nach vor abgetastet. Da es 41 ganze Gruppen von 8 Sektoren gibt, wobei jede innerhalb der 334 Sektorzeiten liegt, wird der Strahl in der für die Abtastung von 350,7° erforderlichen Zeit elektronisch um zusätzliche 10,7625° verschoben (abgetastet), um einen Gesamtabtastwinkel (mechanisch + elektronisch) von 361,4625° bei jeder Umdrehung zu erreichen. Diese Sektorzeitzuweisung ermöglicht zusätzlich zu der Abtastung von 360° in Bezug auf LÜR-Reichweite durch die Azimutantenne bei jeder Umdrehung, dass bei jeder Umdrehung mehr als acht Sektorzeiten für die Verfolgung von bis zu zwei ausgewählten PAR-Zielen im Azimutbereich (wobei jedem PAR-Ziel 3+ Sektorzeiten zugewiesen werden) zur Verfügung stehen. Um die Datenerneuerungsrate von einer Sekunde, die für die PAR- Azimutziele erforderlich ist, aufrecht zu erhalten, erfolgt die Hauptbogenrotation der Azimutantenne bei etwa 60 U/min.
Der Aufbau der LÜR-Wellenformen ist durch den erforderlichen Erfassungsbereich, die Dopplerfrequenz des Zieles und die verfügbare Verweildauer des Signals auf dem Ziel (time-on-target) beschränkt. Wenn die Azimutstrahlbreite (1,05°) der Azimutantenne im Wesentlichen dem Sektorrotationswinkel (1,05°) angepasst ist, beträgt die Verweildauer des Signals auf dem Ziel, wenn der Azimutstrahl an dem Ziel vorbeiläuft, etwa 2,916 Millisekunden. Um die effektive oder insgesamte Verweildauer des Signals auf dem Ziel des LÜR-Radars zu steigern, wird bei jeder der fünf aufeinander folgenden Antennenumdrehungen eine andere Wellenform übertragen. Insgesamt werden fünf verschiedene Azimutantennen-LÜR-Wellenformen (untenstehend in Tabelle VI angeführt) verwendet, um Ziele in verschiedenen Entfernungen und mit verschiedenen Dopplergeschwindigkeiten zu erfassen. 4 zeigt die Zeitsteuerung dieser fünf Wellenformen der LÜR-Wellenformensequenz der Azimutantenne, wobei für jedes 1-Sekunden-Rotationsintervall der Azimutantenne 14 eine andere Wellenform ausgewählt wird. Bei Abtastung 1 wird Wellenform WF2000 ausgewählt. Die Wellenformen werden bei dem LÜR-Wellenformenumschaltpunkt 76, der als Beginn von Sektor 1 oder 0° (wie in 5 gezeigt) definiert ist, umgeschaltet. Bei Abtastung 2 wird Wellenform WF2001 gewählt, und so weiter, bis bei Abtastung 5 Wellenform WF2004 gewählt wird. Nach Abtastung 5 wird ein Abtastungszähler (wird nicht angeführt) auf 1 zurückgesetzt und die 5 Wellenformkreise unendlich oft wiederholt. Wenngleich wechselnde LÜR-Wellenformen auch gestaltet werden können, um die Leistung bei Bedingungen mit starkem Regen zu optimieren, stellt der Wellenformensatz, der in Tabelle VI angeführt ist, das erforderliche Leistungsverhalten für das LÜR für einen maximalen erfassten Bereich von zumindest 30 NM bei klarem Wetter bereit.
Tabelle VI – Beispielhafte LÜR-Wellenformen
Die Azimutantenne 14 wird mit 255 elektronisch steuerbaren Strahlpositionen im Azimutbereich wie in 6 dargestellt umgesetzt. Eine zusätzliche Strahlposition ist für die eingebaute Systemprüfeinrichtung (BITE) reserviert. Der Azimutstrahlraum wird von 255 Strahlpositionen mit den Nummern -127 bis +127 mit Strahl 0 bei 0° Azimut aufgespannt. Die Strahlschrittgröße beträgt 1/8 der nominalen einfachgerichteten 1,05°-Azimutstrahlbreite und somit 0,13125°.
7 zeigt auf ähnliche Weise die Nummerierung der PAR-Strahlpositionen der Höhenantenne wie sie mit einer Höhenantenne 16 mit 255 elektronisch steuerbaren Strahlpositionen umgesetzt wird. Eine zusätzliche Strahlposition ist für die eingebaute Systemprüfeinrichtung (BITE) reserviert. Der Höhenstrahlraum wird von 255 Strahlpositionen mit den Nummern -127 bis +127 und dem Strahl 0 bei 0° Höhe aufgespannt. Die Strahlschrittgröße beträgt 1/8 der nominalen einfachgerichteten 0,6°-Höhenstrahlbreite und somit 0,075°. Die Basis-PAR-Strahlpositionsnummerabtastsequenz der Höhenantenne umfasst 27 Strahlpositionen in einem Abstand von einer halben Strahlbreite (0,3°). Diese Sequenz wird untenstehend durch Tabelle VII in der Spalte mit der Bezeichnung „27 Höhenpositionsabtastprogramm" veranschaulicht. Für die Wellenformen mit kurzen Impulsen (wie untenstehend beschrieben) werden zwischen die grundlegenden Abtastprogrammstrahlpositionen zusätzliche 14 Strahlen eingefügt, was zu einem Abstand von einem Viertel der Strahlbreite für diese Wellenform führt. Diese zusätzlichen Strahlen werden so positioniert, dass sie so nah wie möglich an dem Schwerpunkt des Näheren der beiden ausgewählten Ziele zentriert sind; während gleichzeitig der Abstand von einem Viertel der Strahlbreite -aufrecht erhalten wird. Um die resultierenden Abstände von einem Viertel der Strahlbreite zu veranschaulichen, wurden 14 Strahlpositionen, die als EL-1 bis EL-14 bezeichnet werden und bei +3,0° Höhe zentriert sind, in der Abtastprogrammspalte eingefügt.
Tabelle VII – Beispielhafte Höhenabtastsequenz
Der Aufbau der PAR-Wellenformen der Höhenantenne ist durch den erforderlichen Erfassungsbereich, die Dopplerfrequenz des Zieles und die verfügbare Verweildauer des Signals auf dem Ziel (time-on-target) beschränkt. Insgesamt werden (wie unten in Tabelle VIII angeführt) vier verschiedene PAR-Höhenwellenformen eingesetzt, um die verschiedenen Entfernungen und verschiedenen Dopplergeschwindigkeiten zu erfassen. Die Sequenz dieser vier Wellenformen wird in 8 veranschaulicht. Die PAR-Höhenwellenformsequenz wird durch die Durchlauf-/Sequenzsteuervorrichtung 32 bei Punkt 78, an dem die Azimutantenne 14 90° vor (bei einer Rotationsrichtung in Uhrzeigersinn) der Erreichung des LÜR-Wellenformumschaltpunktes 80 (siehe 9) steht, initiiert. Zu Beginn der PAR-Höhenabtastung wird Wellenform WF1600 bei jeder der 41 (27 + 14) Höhenstrahlpositionen übertragen. Danach wird WF1602 bei jeder der 27 Strahlenpositionen übertragen, und so weiter, bis WF1502 bei jedem der 27 Höhenstrahlpositionen übertragen wurde, wodurch das Abtastprogramm abgeschlossen wird. Dieses Höhenabtastungsprogramm mit vier Wellenformen dauert etwa 0,447 Sekunden, so dass es bei Punkt 82, kurz bevor die Azimutantenne 14 sich bei einer Rotationsrate von 60 U/min auf die 90°-Position dreht, beendet wird. Wenngleich wechselnde PAR-Höhenwellenformen auch gestaltet werden können, um die Leistung bei Bedingungen mit starkem Regen zu optimieren, stellt der Wellenformensatz, der in Tabelle VI angeführt ist, die erforderliche Leistung für das LÜR für einen maximalen erfassten Bereich von zumindest 30 NM bei klarem Wetter bereit.
Tabelle VIII – PAR-Höhenwellenformen
Tabelle IX – Beispielhafte Azimutwellenformen des kombinierten Modus
Die Wellenformen des PAR-kombinierten Modus (CM) der Azimutantenne werden oben in Tabelle IX angeführt. Im kombinierten Modus ist es, da der Bereich und Doppler des erfassten Zieles durch den Tracker 38 basierend auf der PAR-Höhenwellenform-Erfassungsgeschichte bestimmt werden, nicht erforderlich, mehr als einen einzigen Wellenformentyp bei jeder Umdrehung der Azimutantenne 14 zu übertragen, um das Ziel im Azimut genau auszuleuchten, wenn sich das Ziel sich in Bezug auf Bereich und Doppler verändert. Statt dessen wird der geeignete kombinierte Modus der Azimutwellenform aus Tabelle IX durch den Tracker 38 ausgewählt unter Beachtung der entsprechenden PAR-Höhenwellenform aus Tabelle VIII, die aktuell die Zielantwort mit der größten Signal-/Geräuschrate produziert. Da die Impulsbreite und das Impulswiederholungsintervall für eine Wellenform allein ihren Bereich und ihre Dopplerreichweite bestimmen und da die entsprechenden Wellenformen aus den Tabellen VIII und IX identische Impulsbreiten und Impulswiederholungsintervalle (PRI) aufweisen, d. h. WF1600 und WF11000M weisen dieselbe Impulsbreite und dasselbe PRI auf, folgt daraus, dass bei jedem Wellenformpaar Ziele, die von der Höhenantenne erfasst werden, von der Azimutantenne 14 unter Verwendung der entsprechenden Azimutwellenform im kombinierten Modus erfasst werden können.
PAR-Azimutwellenformen der Azimutantenne im kombinierten Modus, die hier als CM-Wellenformen bezeichnet werden, treten für eine Dauer, die so gewählt wurde, dass sie etwa 3,25 Sektoren entspricht, was wiederum 364 ACPs oder 9.479 μs entspricht. Ein einziges erfasstes Ziel erfordert daher vier LÜR-Sektoren, um abgedeckt zu werden, was zusätzliche Zeit für Füllimpulse umfasst, wenn der Azimutemitter 40 neu positioniert wird, um wieder mit der Emission von LÜR-Wellenformen zu beginnen. Alternativ dazu können zwei erfasste Ziele oder Bahnen für eine gesamte Zeiterfordernis von 6,5 Sektoren (es sind 7 LÜR-Sektoren erforderlich, wenn etwas zusätzliche Zeit für Füllimpulse bei der Neupositionierung des Azimutemitters 40 für die Emission der LÜR-Wellenformen zur Verfügung stehen soll) antiparallel abgedeckt werden. Die Steuerung der beiden Bahnen im kombinierten Modus erfolgt durch zwei 16-bit Steuerwörter, die durch den Tracker 38 über Weg 84 als CM-Steuerwörter an die Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 gesandt werden (siehe 10). Jedes CM-Steuerwort (eines für jedes erfasste Ziel) bezeichnet eine 9-bit Sektornummer, eine 6-bit Strahlverschiebung und eine 1-bit Freigabe. Die Sektornummer entspricht der LÜR-Sektornummer, die ohne CM-Wellenformbahnen gewöhnlich von 1 bis 334 reicht.
Zunächst wird die Handhabung einer einzigen CM-Bahn erläutert. Idealerweise sollte das Zentrum der CM-Wellenform mit dem Punkt, an dem der Normalstrahl der rotierenden Antenne mit dem Zentrum des verfolgten Zieles auf eine Linie fällt, übereinstimmen. Da die CM-Wellenformen an einer Sektorgrenze begonnen werden, ist es nur möglich, das mit der Körnung von 1 Sektor zu tun. Um das Zentrum des Zieles mit dem Zentrum der CM-Wellenform mit einer feineren Körnung auf eine Linie zu bringen, wurde in dem CM-Steuerwort die Strahlverschiebung bereitgestellt, wodurch ein Bereich von -32 (-8 Strahlbreiten) bis +31 (+7,75 Strahlbreiten) in ¼-Strahlschritten bereitgestellt wird. Die Sektornummer und die Strahlverschiebung in dem CM-Steuerwort kann durch folgende Schritte bestimmt werden:

(1) Das echte Azimut des Zieles wird von dem echten Azimut des LÜR-Wellenformumschaltpunktes (Modulo 360°) abgezogen.
(2) Das Ergebnis von (1) wird in ACPs umgewandelt [38.400 × Ergebnis/360)].
(3) Ziehe 50 ACPs von (2) ab und dividiere das Ergebnis durch 112, um den Sektor zu erhalten, wo sich das Zentrum des Zieles befinden wird.
(4) Die Sektorzahl stellt in dem CM-Steuerwort eigentlich den letzten LÜR-Sektor vor der CM-Wellenform dar, weshalb 2 ACPs von dem Ergebnis aus (3) ab gezogen werden sollten. Der Rest von (3) kann dann verwendet werden, um die Strahlenverschiebung wie durch die folgende Tabelle vorgeschlagen mit einer Abweichung von 10 ACPs zur Kompensation der Füllimpulse, die den CM-Wellenformen unmittelbar vorausgehen, zu bestimmen:

0-23:	-2 (-1/2 Strahlbreite)
24-51:	-1 (-1/4 Strahlbreite)
52-79:	0
80-107:	+1 (+1/4 Strahlbreite)
108-111:	+2 (+1/2 Strahlbreite)

Die Sektornummer, die in dem CM-Steuerwort gesendet wird, ruft einen Vergleich in der Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 hervor, wodurch die CM-Wellenform bei der nächsten Sektorgrenze beginnt. Dieser letzte LÜR-Sektor kann mit einem vollen Satz von PRIs vollendet werden, ungeachtet des Beginns des nächsten Sektors, bei dem die CM-Wellenform beginnen wird, wodurch ein PRI Unsicherheit mehr hinzukommt als wenn die CM-Wellenform tatsächlich nach der Sektorgrenze beginnt.
Dieses Ausmaß an Unsicherheit bei der Positionierung des Beginns der CM-Wellenform wird minimiert, da die CM-Wellenform deutlich breiter ist als die Azimutbogengröße des Zieles, und die ACP-Zahl stellt in Kombination mit der Strahlnummer in den gesammelten Daten die erforderliche Messungsgenauigkeit bereit.
Nachdem die CM-Wellenform beendet wurde, verringert die Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 die LÜR-Strahlzahl unter Verwendung des Nebenbogenstellungsreglers 42 um genau 4 Strahlbreiten. Während der LÜR-Wellenformen wird die LÜR-Strahlzahl jeden Sektor effektiv um 1/32-Strahlbreite gesteigert, so dass jeden 8. Sektor der Strahl um ¼ Strahlbreite zunimmt, außer während der CM-Wellenform, während der Zähler nicht gesteigert wird. Die niedrigeren 3 Bits dieses Zählers werden außerhalb der Durchlauf-/Sequenz-Steuervorrichtung 32 nicht verwendet. In der Folge sind die Sektoren innerhalb der Abtastung, in denen gewöhnlicherweise eine Veränderung von ¼-Strahlbreite erfolgt, dieselben, wenn die LÜR-Wellenformen nach einer CM-Wellenform fortgesetzt werden. Bei 180° ausgehend von dem LÜR- Wellenformumschaltpunkt 76, ist der LÜR-Strahlenzählerstand positiv und beträgt etwa 5 Strahlweiten, weshalb der Zählerstand nach einer einzigen CM-Wellenform fast auf Null reduziert wird, und sie könnte negativ sein, wenn die CM-Wellenform bei einem früheren Sektor beginnt. Der Sektorteil, der einer CM-Wellenform, welche zumindest 3,25 Sektoren ausmacht, folgt, stellt bei der neu erstellten LÜR-Strahlenzahl Füllimpulse für die LÜR-Wellenform bereit. Die erneute Emission von LÜR-Wellenformen ist nicht mit den Sektorgrenzen abgestimmt, aber erfüllt alle Regeln der normalen LÜR-Abtastung. Die Sektornummer (gewöhnlich 1 bis 334, wenn es keine CM-Bahnen gibt) nimmt während der CM-Wellenform um 4 zu, so dass andere Steuervorrichtungen, die die Sektorzahl verwenden (Emissionsbereiche und Testziele) kompensiert werden müssen, wenn sie auf eine CM-Wellenform folgen. Alternativ dazu steigt die Sektornummer bei der Verfolgung von zwei Bahnen um entweder 7 oder 8 an.
Die untenstehende Tabelle X zeigt beispielhafte Impulssequenzen für jede der vier potentiellen Wellenformen im kombinierten Modus:

Tabelle X – Beispielhafte Wellenformsequenzen im kombinierten Modus
Der zweite Bahnbereich kann auf eine von zwei Arten abgedeckt werden: 1) separat oder 2) antiparallel. Separate Bahnen verbrauchen jeweils 4 Sektoren, also insgesamt 8 innerhalb der Abtastung, während antiparallele Bahnen insgesamt 7 aufeinander folgende Sektoren verbrauchen. Wenn sie getrennt von einander abgedeckt werden, wird dasselbe Verfahren wie zuvor beschrieben zur Bestimmung der Sektornummer und der Strahlverschiebung angewandt. Die Sektornummer für die zweite Bahn muss zumindest um 5 Sektoren gegenüber der ersten verschoben sein. Zur Erlangung eines Sektorunterschieds von 5 Sektoren zwischen den beiden Bahnen wird ein LÜR-Sektor von gesammelten Daten zwischen zwei CM-Wellenformen eingefügt.
Da die Strahlnormalposition von antiparallelen Bahnen um etwa 3.25 Strahlbreiten verschoben wird und die Strahlverschiebung in einem Bereich von -8 bis +7,75 Strahlbreiten liegen kann, kann eine Bahntrennung von 19 Strahlbreiten mit antiparalleler Abdeckung erfolgen. Anstatt zu wählen, dass die erste Bahn die Strahlnormalposition einnimmt und die zweite eine Strahlbreitenverschiebung aufweist, werden die Strahlverschiebungen vorzugsweise zwischen den beiden Bahnen gleichmäßig aufgeteilt, und die beiden antiparallelen CM-Wellenformen werden so platziert, dass sie etwa am Mittelpunkt der beiden Bahnen zentriert sind. ziert, dass sie etwa am Mittelpunkt der beiden Bahnen zentriert sind. Untenstehend wird ein Verfahren, um das zu erreichen, vorgeschlagen:

(1) Wenn zwei Bahnen durch weniger als eine bestimmte Menge (10 oder mehr Strahlbreiten) von einander getrennt sind, wähle eine antiparallele Verarbeitung, sonst verarbeite sie separat wie oben beschrieben.
(2) Finde den Mittelpunkt zwischen den beiden Bahnen in echtem Azimut.
(3) Ziehe das echte Azimut des LÜR-Wellenformumschaltpunktes von dem Ergebnis aus (2) ab, Modulo 360°.
(4) Das Ergebnis aus (3) wird in ACPs umgewandelt [38.400 × (Ergebnis/360)].
(5) Ziehe 50 ACPs von (4) ab und dividiere das Ergebnis durch 112, um den Sektor zu erhalten, wo sich der Mittelpunkt der beiden Ziele befinden wird.
(6) Die Sektorzahl stellt in dem CM-Steuerwort eigentlich den letzten LÜR-Sektor vor der CM-Wellenform dar, weshalb 4 ACPs von dem Ergebnis aus (5) abgezogen werden sollten. Dieser Wert sollte Teil des CM-Steuerwortes der ersten Bahn sein, und dieser Wert +1 ACP sollte Teil des CM-Steuerwortes der zweiten Bahn sein.
(7) Der Rest von (5) kann gemeinsam mit dem Unterschied (D) zwischen den beiden Bahnen verwendet werden, um die Strahlenverschiebung zu bestimmen. Wandle den Unterschied D in Strahlenbreiten um, worin: Bahn 1 Offset = 1,6 Strahlenbreiten – D/2 + (obenstehende Tabelle unter Verwendung des Rests) Bahn 2 Offset = -1,6 Strahlenbreiten – D/2 + (obenstehende Tabelle unter Verwendung des Rests)

Da nur 7 Sektoren für die Abdeckung der antiparallelen Bahnen verwendet werden, wird die LÜR-Strahlzahl um 7 Strahlbreiten gesenkt, bevor die Emission der LÜR-Wellenformen erneut beginnt. In diesem Fall wird die LÜR-Strahlzahl sehr wahrscheinlich negativ sein, aber wird vor dem Ende des LÜR-Durchlaufs, der mit Sektornummer 341 enden wird, wieder positiv werden. Die ¼-Strahl-Inkremente in Bezug auf das LÜR werden im Durchlauf an denselben Stellen wie ohne die Abdeckung des Bahnbereichs erfolgen.
Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert unter ausschließlicher Bezugnahme auf die derzeit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung klar, dass zahlreiche Modifizierungen ohne Abweichung von der Erfindung durchgeführt werden können. Wenngleich beispielsweise eine Abtastfrequenz aufgezeigt wurde, bei der eine PAR-Wellenformsequenz vor einer LÜR-Wellenformsequenz an deren gemeinsamen Rotationspositionen emittiert wird, kann sich ein Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung auch die umgekehrte Reihenfolge oder andere Sequenzen, die zu einem entsprechenden Ergebnis führen, vorstellen. Zusätzlich werden, wenngleich eine Struktur beschrieben wurde, bei der der Hauptbogenstellungsregler 44 den Azimutemitter 40 zur Abtastung des Hauptbogens physisch bewegt, auch Ausführungsformen, die eine Vielzahl von Azimutemittern 40, ausreichend, um den vollständigen 360°-Hauptbogen elektronisch abzutasten, verwenden, im Umfang der vorliegenden Erfindung berücksichtigt. Dementsprechend wird die Erfindung durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Radarsystem (10), das sich zur Verwendung an einer Flughafenstelle in der Nähe einer Start- und Landebahn eignet, um Datensignale zu erstellen, die (i) ein Flugzeug anzeigende Luftüberwachungsinformationen in einem 360°-Azimutbereich um die Flughafenstelle herum und (ii) die Höhe und den Azimut des Flugzeugs anzeigende Präzisionsanflugsinformationen in einem Abschnitt des 360°-Azimutbereichs, dessen Mittelpunkt sich auf der Start- und Landebahn befindet, darstellen, wobei das System Folgendes umfasst: einen Radarkopf (12) mit einer Azimutantenne (14), um einen ersten Quellstrahl richtungsabhängig auszusenden und einen reflektierten Strahl als Antwort darauf zu empfangen sowie eine Höhenantenne (16), um einen zweiten Quellstrahl richtungsabhängig auszusenden und einen reflektierten Strahl als Antwort darauf zu empfangen; eine Hauptabtastvorrichtung (44), die mit der Azimutantenne verbunden ist, um den ersten Quellstrahl bei im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit mittels einer Hauptabtastumdrehung, die dem 360°-Azimutbereich entspricht, abzutasten; eine Nebenabtastvorrichtung (42), die mit der Azimutantenne verbunden ist, um die Richtung des ersten Quellstrahls während jeder Hauptabtastumdrehung zu verändern; eine Höhenabtastvorrichtung (32), die mit der Höhenantenne verbunden ist, um den zweiten Quellstrahl durch einen Höhenbogen abzutasten; eine Sequenz-Steuervorrichtung (32), um die Hauptabtastumdrehung und die Nebenabtastung innerhalb der Hauptabtastumdrehung periodisch zu aktivieren und um die Höhenabtastung periodisch zu aktivieren; sowie einen Signalgenerator (18; 32), um (i) ein Luftüberwachungsquellsignal und ein Azimut-Präzisionsanflugsquellsignal auf die Azimutantenne anzulegen und (ii) um ein Höhenpräzisionsanflugsquellsignal in ausgewählten Abschnitten jeder der Hauptabtastumdrehungen an die Höhenantenne anzulegen.
Radarsystem (10) nach Anspruch 1, worin die Hauptabtastvorrichtung (44) bewirkt, dass sich die Azimutantenne (14) durch die 360°-Hauptabtastumdrehung bei im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit mechanisch dreht.
Radarsystem (10) nach Anspruch 1, worin die Azimutantenne (14) aus einer Vielzahl an Strahlenemittern zur Erzeugung des ersten Quellstrahls besteht und die Nebenabtastvorrichtung (42) den ersten Quellstrahl, bezogen auf eine durch die Azimutantenne definierte Normalstrahlenposition, periodisch ablenkt.
Radarsystem (10) nach Anspruch 1, worin der erste Quellstrahl in eine Richtung ausgesendet wird, die von den Azimutdrehpositionen abhängt, welche durch die Hauptabtastvorrichtung (44) und die Nebenabtastvorrichtung (42) definiert sind, und worin die Nebenabtastvorrichtung bewirkt, dass die Richtung des ersten Quellstrahls die durch die Hauptabtastvorrichtung definierte Azimutdrehposition lenkt.
Radarsystem (10) nach Anspruch 1, worin die Nebenabtastvorrichtung (42) bewirkt, dass der erste Quellstrahl einen ausgewählten Abschnitt des 360°-Azimutbereichs erneut abtastet.