JP2013205046A - Radio altimeter and method of measuring altitude - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電波高度計および高度測定方法に係り、特に低高度における測定精度に優れた電波高度計および高度測定方法に関する。 The present invention relates to a radio altimeter and an altitude measuring method, and more particularly to a radio altimeter and an altitude measuring method excellent in measurement accuracy at a low altitude.
電波高度計は、パルスの送信から地表面からの反射パルス受信までの時間差を計測し、高度を指示する。電波高度計は、受信パルスの波形の鈍りが、高度計測時の誤差となる。高高度では、この誤差が計測される高度に占める割合は低く、計測される高度への影響は低い。しかし、低高度において、この誤差が計測される高度に占める割合が高く、高度計測に悪影響を与える。 The radio altimeter measures the time difference from the transmission of a pulse to the reception of a reflected pulse from the ground surface, and indicates the altitude. In the radio altimeter, the dullness of the received pulse waveform is an error during altitude measurement. At high altitudes, this error accounts for a small percentage of the measured altitude and has a low impact on the measured altitude. However, at a low altitude, the ratio of this error to the measured altitude is high, which adversely affects altitude measurement.
図1を参照して、受信パルスの波形の鈍りによる高度の誤差発生を説明する。ここで、図1(a)は理想波形による時間計測を説明する図である。図1(b)は実際の波形による時間計測を説明する図である。図1において、横軸は時間、縦軸は電波強度(任意単位)である。 With reference to FIG. 1, the occurrence of a high degree of error due to the dullness of the waveform of the received pulse will be described. Here, FIG. 1A is a diagram illustrating time measurement using an ideal waveform. FIG. 1B is a diagram for explaining time measurement using an actual waveform. In FIG. 1, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents radio wave intensity (arbitrary unit).
図1(a)において、電波高度計は地表面に向かって、矩形波を送信する。地表面からの反射波は、理想的には矩形波である。電波高度計は、送信波の立上りと、受信波の立上りの時間差を用いて、航空機の高度を計算する。 In FIG. 1A, the radio altimeter transmits a rectangular wave toward the ground surface. The reflected wave from the ground surface is ideally a rectangular wave. The radio altimeter calculates the altitude of the aircraft using the time difference between the rise of the transmission wave and the rise of the reception wave.
しかし、地表面からの反射波は、実際には図1(b)に示す矩形波からの鈍りがある。また、受信パルス検出を判定する閾値は、ノイズレベルより高く設定する必要がある。したがって、電波高度計が利用する受信波の立上り検出には、誤差を含む。 However, the reflected wave from the ground surface is actually dull from the rectangular wave shown in FIG. In addition, the threshold for determining reception pulse detection needs to be set higher than the noise level. Therefore, the detection of the rising edge of the received wave used by the radio altimeter includes an error.
特許文献1は、測定する高度距離が短い時の高度を正確に測定する電波高度計を開示する。この電波高度計は、受信回路と中間周波数増幅器の間に設けた遅延線により所定の時間受信パルスを遅延させ、送信回路で発生するノイズとの重なりをなくす。この電波高度計は、高度距離が短い時のノイズとの分離が可能である。しかし、この電波高度計は、受信パルスの鈍りによる測定誤差について、解消できない。
本発明の目的は、電波高度計における受信パルスの鈍りによる測定誤差について、減少させることにある。 An object of the present invention is to reduce a measurement error due to blunting of a received pulse in a radio altimeter.
上述した課題は、パルスを送信し、地表面による反射パルスを受信して、パルスと反射パルスとの時間差から、高度を演算する電波高度計において、受信信号の接地レベルに近接した第1の閾値で変化点を検出する変化点検出器と、変化点検出器が受信信号の変化を検出したとき、予め定めた監視時間中に複数回反射パルスを検出するか判定し、監視時間中に反射パルスの検出を継続したとき、受信パルスを出力する監視器と、受信パルスの出力時刻から、パルスの送信時刻を減算し、さらに監視時間を減算して、その結果に基づいて高度情報を出力する高度計算器と、を含む電波高度計により、達成できる。 The above-described problem is that in a radio altimeter that transmits a pulse, receives a reflected pulse from the ground surface, and calculates an altitude from the time difference between the pulse and the reflected pulse, the first threshold value close to the ground level of the received signal is used. When the change point detector that detects the change point and the change point detector detects a change in the received signal, it is determined whether to detect the reflected pulse a plurality of times during the predetermined monitoring time. Altitude calculation that outputs the altitude information based on the result of subtracting the transmission time of the pulse from the output time of the received pulse and the monitoring time that subtracts the monitoring time from the output time of the received pulse when the detection continues Can be achieved by a radio altimeter including
また、パルスを送信し、地表面による反射パルスを受信して、パルスと反射パルスとの時間差から、高度を演算する高度測定方法において、受信信号の接地レベルに近接した第1の閾値で受信信号の変化点を検出するステップと、予め定めた監視時間中に複数回反射パルスを検出するか判定するステップと、判定するステップで、いずれも反射パルスの検出したとき、受信パルスを出力するステップと、受信パルスの出力時刻から、パルスの送信時刻を減算し、さらに監視時間を減算するステップと、演算結果に基づいて高度情報を出力するステップと、を含む高度測定方法により、達成できる。 In the altitude measurement method for transmitting a pulse, receiving a reflected pulse from the ground surface, and calculating an altitude from a time difference between the pulse and the reflected pulse, the received signal is received at a first threshold value close to the ground level of the received signal. A step of detecting a change point, a step of determining whether to detect a reflected pulse a plurality of times during a predetermined monitoring time, a step of determining, and a step of outputting a received pulse when a reflected pulse is detected. This can be achieved by an altitude measuring method including the steps of subtracting the pulse transmission time from the output time of the received pulse and further subtracting the monitoring time and outputting the altitude information based on the calculation result.
本発明によれば、受信パルスの鈍りによる測定誤差について、減少させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the measurement error due to the dullness of the received pulse.
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings using examples. The same reference numerals are assigned to substantially the same parts, and the description will not be repeated.
図2を参照して、電波高度計のハードウェアブロックを説明する。図2において、電波高度計100は、送信器101と、送信アンテナ102と、受信アンテナ103と、受信器104と、IF増幅器105と、検波器106と、変化点検出器107と、変化時間監視器108と、高度計算器109と、高度指示器110と、パルス発振器111と、CW発振器112と、ローカル発振器113と、サンプリング信号発振器114とから構成されている。
The hardware block of the radio altimeter will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a
送信器101は、パルス発振器111の出力した矩形波について、CW(Continuous Wave)発振器112の信号でパルス変調し、送信パルスを出力する。送信アンテナ102は、送信パルスを電波に変換して地表面に送信する。受信アンテナ103は、地表面で反射された電波を受信する。
The
受信器104は、受信アンテナ103からの受信パルスと、受信パルスから中間周波数を取り出すために設けられたローカル発振器113からの信号を混合し、中間周波数信号に変換する。IF増幅器105は、中間周波数信号を増幅する。検波器106は、IF増幅器105で増幅された中間周波数信号を検波する。
The
変化点検出器107は、コンパレータなどで構成され、中間周波数信号のGNDレベルに最も近い点で信号の変化を検出し、矩形波に成形する。変化時間監視器108は、変化点検出器107からの信号とサンプリング信号を用い、予め定められた監視時間の間パルスの持続が継続したとき、受信パルスとして認識して、監視時間以降のパルスを受信パルスとして出力する。変化時間監視器108は、監視時間未満でパルスの持続が終了したとき、受信パルスを出力しない。
The
高度計算器109は、変化時間監視器108からの受信パルスとパルス発振器111からの基準パルスとの時間差から、変化時間監視器108の監視時間を減算して、送信から受信までの時間差を算出し、高度情報に変換する。高度指示器110は、高度計算器109からの高度情報を元に高度を指示する。
The
パルス発振器111は、4.9kHzの矩形波を出力する。CW発振器112は、4.3GHzの矩形波を出力する。ローカル発振器113は、4.36GHzの矩形波を出力する。サンプリング発振器は、サンプリング信号を出力する。中間周波数は、CW発振器112の周波数とローカル発振器113の周波数の差分の60MHzである。
The pulse oscillator 111 outputs a 4.9 kHz rectangular wave. The
図3を参照して、変化点検出による高度測定誤差減少を説明する。図3(a)は比較用の図であり、図1(b)と同じ図である。図3(b)において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。図3(b)において、上から順に受信器104の受信信号、変化点検出器107の出力信号、サンプリング信号、変化時間監視器108の出力信号である。なお、変化点検出器107の出力信号、サンプリング信号、変化時間監視器108の出力信号は、2値信号である。
With reference to FIG. 3, altitude measurement error reduction due to change point detection will be described. FIG. 3A is a diagram for comparison, and is the same diagram as FIG. In FIG. 3B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents signal intensity. In FIG. 3B, the received signal from the
図3(b)において、受信部104が受信信号を受信すると、変化点検出器107は、非常に低い閾値で受信信号の増加を検出して、その出力をHighとする。変化時間監視器108は、変化点検出器107の出力がHighになったあと、監視時間の間サンプリング信号の立上りで信号を継続して受信しているか繰り返し監視する。変化時間監視器108は、監視時間の間受信信号が継続しているとき、受信パルスと認識して、その出力をHighとする。なお、受信信号の継続を判定する閾値は、最初のサンプリング時は低く、2度目以降のサンプリング時は図1(b)の閾値(ノイズレベル以上の閾値)とする。
In FIG. 3B, when the
図示しない高度計算器109は、変化時間監視器108からの受信パルスとパルス発振器111からの基準パルスとの時間差から、変化時間監視器108の監視時間を減算して、送信から受信までの時間差を算出する。その結果、図3(a)と対比して、誤差が改善されている。 An altitude calculator 109 (not shown) subtracts the monitoring time of the change time monitor 108 from the time difference between the received pulse from the change time monitor 108 and the reference pulse from the pulse oscillator 111 to obtain the time difference from transmission to reception. calculate. As a result, the error is improved as compared with FIG.
図4を参照して、ノイズによる誤動作防止を説明する。図4において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。図4において、上から順に受信器104の受信信号、変化点検出器107の出力信号、サンプリング信号、変化時間監視器108の出力信号である。
With reference to FIG. 4, prevention of malfunction due to noise will be described. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents signal intensity. In FIG. 4, the reception signal from the
図4において、受信部104が受信信号を受信すると、変化点検出器107は、非常に低い閾値で受信信号の増加を検出して、その出力をHighとする。変化時間監視器108は、変化点検出器107の出力がHighになったあと、監視時間の間サンプリング信号の立上りで信号を継続して受信しているか繰り返し監視する。しかし、サンプリング信号の2番目の立上りにおいて、受信信号を検出していないので、変化時間監視器108は、監視を終了する。すなわち、ノイズについて、変化点検出器107は、出力をHighとする。しかし、変化時間監視器108は、出力をHighとすることなく、終了する。
In FIG. 4, when the
図5を参照して、電波高度計の高度計測処理を説明する。図5において、電波高度計100は、パルスを地表面に送信する(S11)。電波高度計100は、信号受信を開始する(S12)。電波高度計100は、変化点を検出したか判定する(S13)。NOのとき、電波高度計100は、ステップ13に戻る。ステップ13でYESのとき、電波高度計100は、監視を開始する(S14)。電波高度計100は、サンプリングで受信パルスが存在するか判定する(S16)。NOのとき、電波高度計100は、ステップ13に遷移する。ステップ16でYESのとき、電波高度計100は、監視終了を判定する(S17)。NOのとき、電波高度計100は、ステップ16に遷移する。ステップ17でYESのとき、電波高度計100は、受信パルスとして認識する(S18)。電波高度計100は、基準パルスと、認識した受信パルスの時間差を計測する(S19)。電波高度計100は、計測した時間差から監視時間を減算する(S21)。電波高度計100は、減算結果に基づいて高度を演算する(S22)。電波高度計100は、高度を表示して(S23)、再びステップ11に遷移する。
The altitude measurement process of the radio altimeter will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the
上述した実施例によれば、受信パルスの鈍りによる測定誤差について、減少させることができる。 According to the embodiment described above, it is possible to reduce the measurement error due to the dullness of the received pulse.
100…電波高度計、101…送信器、102…送信アンテナ、103…受信アンテナ、104…受信器、105…IF増幅器、106…検波器、107…変化点検出器、108…変化時間監視器、109…高度計算器、110…高度指示器、111…パルス発振器、112…CW発振器、113…ローカル発振器、114…サンプリング信号発振器。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
受信信号の接地レベルに近接した第1の閾値で前記受信信号の変化点を検出する変化点検出器と、
前記変化点検出器が受信信号の変化を検出したとき、予め定めた監視時間中に複数回前記反射パルスを検出するか判定し、前記監視時間中に前記反射パルスの検出を継続したとき、受信パルスを出力する監視器と、
前記受信パルスの出力時刻から、前記パルスの送信時刻を減算し、さらに前記監視時間を減算して、その結果に基づいて高度情報を出力する高度計算器と、を含むことを特徴とする電波高度計。 In a radio altimeter that sends a pulse, receives a reflected pulse from the ground surface, and calculates the altitude from the time difference between the pulse and the reflected pulse,
A change point detector for detecting a change point of the received signal with a first threshold value close to a ground level of the received signal;
When the change point detector detects a change in the received signal, it is determined whether to detect the reflected pulse a plurality of times during a predetermined monitoring time, and received when the detection of the reflected pulse is continued during the monitoring time. A monitoring device that outputs a pulse;
An altitude calculator that subtracts the transmission time of the pulse from the output time of the received pulse, further subtracts the monitoring time, and outputs altitude information based on the result. .
前記監視器は、前記監視時間中に前記反射パルスを検出しなかったとき、前記反射パルスの検出を打ち切ることを特徴とする電波高度計。 The radio altimeter according to claim 1,
The radio wave altimeter, wherein the monitoring device aborts the detection of the reflected pulse when the reflected pulse is not detected during the monitoring time.
前記監視器は、前記監視時間における最初の検出の閾値について、前記第1の閾値を用い、2回目の検出の閾値について、前記第1の閾値より大きい第2の閾値を用いることを特徴とする電波高度計。 The radio altimeter according to claim 1 or 2,
The monitoring device uses the first threshold value for a first detection threshold value in the monitoring time, and uses a second threshold value larger than the first threshold value for a second detection threshold value. Radio altimeter.
受信信号の接地レベルに近接した第1の閾値で前記受信信号の変化点を検出するステップと、
予め定めた監視時間中に複数回前記反射パルスを検出するか判定するステップと、
前記判定するステップで、いずれも前記反射パルスの検出したとき、受信パルスを出力するステップと、
前記受信パルスの出力時刻から、前記パルスの送信時刻を減算し、さらに前記監視時間を減算するステップと、
演算結果に基づいて高度情報を出力するステップと、を含む高度測定方法。 In an altitude measurement method for transmitting a pulse, receiving a reflected pulse from the ground surface, and calculating an altitude from a time difference between the pulse and the reflected pulse,
Detecting a change point of the received signal with a first threshold value close to a ground level of the received signal;
Determining whether to detect the reflected pulse a plurality of times during a predetermined monitoring time;
A step of outputting a received pulse when the reflected pulse is detected in the determining step;
Subtracting the transmission time of the pulse from the output time of the reception pulse, and further subtracting the monitoring time;
Outputting altitude information based on the calculation result.
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CN105737857A (en) * | 2016-04-06 | 2016-07-06 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | Airborne radio altimeter tester |
CN114779194A (en) * | 2022-06-21 | 2022-07-22 | 成都飞亚航空设备应用研究所有限公司 | Radio altimeter simulator |
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