JP2930724B2 - 領域監視方法および該方法を実施する装置 - Google Patents
領域監視方法および該方法を実施する装置Info
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- JP2930724B2 JP2930724B2 JP6514724A JP51472494A JP2930724B2 JP 2930724 B2 JP2930724 B2 JP 2930724B2 JP 6514724 A JP6514724 A JP 6514724A JP 51472494 A JP51472494 A JP 51472494A JP 2930724 B2 JP2930724 B2 JP 2930724B2
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/22—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation in accordance with variation of frequency of radiated wave
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- G01S—RADIO 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
- G01S13/00—Systems 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
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
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- G01S13/913—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control for landing purposes
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項1の上位概念に記載の周波数変調形
持続波レーダによる領域監視方法ならびに請求項10の上
位概念に記載の該方法を実施する装置に関する。
持続波レーダによる領域監視方法ならびに請求項10の上
位概念に記載の該方法を実施する装置に関する。
本発明は殊に、搭載レーダとしてたとえば飛行機のよ
うな航空機に適しており、これによって航空機はたとえ
ば霧のような不利な視界条件であっても安全に着陸する
ことができる(“low visibility aircraft landin
g")。しかも、視界条件が不利であるときに滑走過程中
航空機の前に位置する滑走路(誘導路)を監視すること
ができる。
うな航空機に適しており、これによって航空機はたとえ
ば霧のような不利な視界条件であっても安全に着陸する
ことができる(“low visibility aircraft landin
g")。しかも、視界条件が不利であるときに滑走過程中
航空機の前に位置する滑走路(誘導路)を監視すること
ができる。
この種の搭載レーダは、たとえば5km以下のように僅
かな到達距離と、たとえば距離方向において1m〜3mであ
り方位方向において0.1゜〜0.5゜であるような著しく良
好な分解能とを必要とする。このような適用事例には、
いわゆるパルスレーダを用いることが知られている。こ
のレーダはたとえば次のような欠点を有する: −到達距離と距離分解能との高い比率が要求されること
から小さないわゆる衝撃係数(オン/オフ比)を得るた
めには、たとえばマグネトロンのような送信管を使用す
る必要がある。これはそれ自体公知の欠点を有してお
り、たとえば耐用年数が短いことや(高電圧を発生させ
なければならないことから)保守コストが高いという欠
点を有する; −(送信)アンテナ利得が高いことに伴い高い(送信)
ピーク出力が必要とされることで、殊に目に関して健康
を損なわせるおそれがある。それ故この種のパルスレー
ダは殊に、滑走路の監視および/または空港のエプロン
の監視には不適である; −いわゆる高いパルス繰返数またはパルス圧縮動作モー
ドでのパルスレーダの利用は、不利なことに著しくコス
トがかかり、したがって経済的ではない; −1つの航空機において多数のパルスレーダを必要とす
る場合、不利なことにそれらのレーダ間で障害が生じ
る。このような障害は、いわゆるEMV(Elektro−magnet
ische Vertraeglichkeit、電気的磁気的協調性)に関し
て高いコストをかけることによってしか回避できない。
かな到達距離と、たとえば距離方向において1m〜3mであ
り方位方向において0.1゜〜0.5゜であるような著しく良
好な分解能とを必要とする。このような適用事例には、
いわゆるパルスレーダを用いることが知られている。こ
のレーダはたとえば次のような欠点を有する: −到達距離と距離分解能との高い比率が要求されること
から小さないわゆる衝撃係数(オン/オフ比)を得るた
めには、たとえばマグネトロンのような送信管を使用す
る必要がある。これはそれ自体公知の欠点を有してお
り、たとえば耐用年数が短いことや(高電圧を発生させ
なければならないことから)保守コストが高いという欠
点を有する; −(送信)アンテナ利得が高いことに伴い高い(送信)
ピーク出力が必要とされることで、殊に目に関して健康
を損なわせるおそれがある。それ故この種のパルスレー
ダは殊に、滑走路の監視および/または空港のエプロン
の監視には不適である; −いわゆる高いパルス繰返数またはパルス圧縮動作モー
ドでのパルスレーダの利用は、不利なことに著しくコス
トがかかり、したがって経済的ではない; −1つの航空機において多数のパルスレーダを必要とす
る場合、不利なことにそれらのレーダ間で障害が生じ
る。このような障害は、いわゆるEMV(Elektro−magnet
ische Vertraeglichkeit、電気的磁気的協調性)に関し
て高いコストをかけることによってしか回避できない。
したがって本発明の課題は、請求項1の上位概念に記
載の方法において、安価にかつ信頼性をもって地上の交
通路たとえば着陸用滑走路および/または誘導路の監視
を可能にすることにある。さらに本発明は、この方法を
実施するための装置を提供することにある。
載の方法において、安価にかつ信頼性をもって地上の交
通路たとえば着陸用滑走路および/または誘導路の監視
を可能にすることにある。さらに本発明は、この方法を
実施するための装置を提供することにある。
これらの課題は、請求項1および10の特徴部分に記載
の構成により解決される。従属請求項には有利な実施形
態が示されている。
の構成により解決される。従属請求項には有利な実施形
態が示されている。
本発明の第1の利点は、周波数変調形持続波レーダ−
以下ではFM−CWレーダとも称する−が用いられることに
ある。この種のFM−CWレーダは、送信出力を発生させる
ために僅かな電圧−たとえば12V−しか必要とせず、し
たがって低コストで信頼性のある電子素子−たとえば半
導体回路−を用いることができる。
以下ではFM−CWレーダとも称する−が用いられることに
ある。この種のFM−CWレーダは、送信出力を発生させる
ために僅かな電圧−たとえば12V−しか必要とせず、し
たがって低コストで信頼性のある電子素子−たとえば半
導体回路−を用いることができる。
本発明の第2の利点は、送信アンテナに対しても受信
アンテナに対しても−これらのアンテナはやはり複数の
個別アンテナにより構成できる−周波数制御形アンテナ
が用いられることにある。この場合、指向性ダイアグラ
ムの主方向は送信信号ないし受信信号の周波数に依存し
ており、したがって有利には、ビーム旋回のために機械
的な旋回および/または一般にコストのかかる位相調整
回路が不要となる。
アンテナに対しても−これらのアンテナはやはり複数の
個別アンテナにより構成できる−周波数制御形アンテナ
が用いられることにある。この場合、指向性ダイアグラ
ムの主方向は送信信号ないし受信信号の周波数に依存し
ており、したがって有利には、ビーム旋回のために機械
的な旋回および/または一般にコストのかかる位相調整
回路が不要となる。
さらに第3の利点は、種々異なる動作モードへの著し
く迅速な切り換えが可能になることであって、たとえば
種々異なる到達距離および/または種々異なる方位方向
の走査範囲への迅速な切り換えが可能となる。
く迅速な切り換えが可能になることであって、たとえば
種々異なる到達距離および/または種々異なる方位方向
の走査範囲への迅速な切り換えが可能となる。
さらに別の利点は以下の説明に示されている。
次に、略示された図面を参照にして実施例に基づき本
発明を詳細に説明する。
発明を詳細に説明する。
第1図〜第7図には、本発明を説明するための略示さ
れたダイアグラムならびにブロック図が示されている。
れたダイアグラムならびにブロック図が示されている。
以下に記載された実施例は搭載レーダに関するもので
あり、つまり可動形レーダ設備に関するものであって、
これはとりわけ有利には航空機における着陸および/ま
たは滑走の支援として使用できる。FM−CWレーダとして
設計されているこの種の搭載レーダはたとえば航空機の
機首に配置されており、その際、送/受信アンテナは、
航空機平面の変化を補償できるように航空機と機械的に
接続されている。所属の指向性ダイアグラムにおける主
方向の方位方向の旋回範囲は実質的に航空機平面内にあ
って、この平面は航空機の長手軸と翼面を通る軸(ピッ
チ軸)とにより規定されている。殊に着陸進入中に地上
および/または着陸用滑走路を監視できるように、旋回
範囲を航空機平面に対して傾斜させるのが好適である。
あり、つまり可動形レーダ設備に関するものであって、
これはとりわけ有利には航空機における着陸および/ま
たは滑走の支援として使用できる。FM−CWレーダとして
設計されているこの種の搭載レーダはたとえば航空機の
機首に配置されており、その際、送/受信アンテナは、
航空機平面の変化を補償できるように航空機と機械的に
接続されている。所属の指向性ダイアグラムにおける主
方向の方位方向の旋回範囲は実質的に航空機平面内にあ
って、この平面は航空機の長手軸と翼面を通る軸(ピッ
チ軸)とにより規定されている。殊に着陸進入中に地上
および/または着陸用滑走路を監視できるように、旋回
範囲を航空機平面に対して傾斜させるのが好適である。
この種のFM−CWレーダはたとえば35GHz範囲で、たと
えば32GHz〜37GHzまでの周波数範囲で作動する。送信ア
ンテナからは約0.5Wの最大出力電力が送信される。周波
数制御形送信アンテナはたとえば、(航空機平面内で長
手軸に対し垂直に)約1.2mの長さと(これに対し垂直
に)約0.15mの高さを有しており、このアンテナは約42d
Bのアンテナ利得を有し、動作条件に依存し航空機平面
に対し垂直および/または平行な偏波あるいは円偏波を
有する。高度方向におけるローブ幅は約4゜になる。こ
のようなFM−CWレーダを用いることにより、航空機の長
手軸に関して約±15゜の範囲を方位方向で走査すること
ができる。この範囲は、0.3゜よりも小さい方位角分解
能において方位方向で約30Hzの走査レート(スキャンレ
ート)で走査可能である。この場合、距離方向では約6k
mの到達距離において約3mの分解能が得られる。このよ
うな値は、アンテナを機械的に旋回させることによって
経済的に有利とはいえないコストをかけてどうにか達成
できるものである。
えば32GHz〜37GHzまでの周波数範囲で作動する。送信ア
ンテナからは約0.5Wの最大出力電力が送信される。周波
数制御形送信アンテナはたとえば、(航空機平面内で長
手軸に対し垂直に)約1.2mの長さと(これに対し垂直
に)約0.15mの高さを有しており、このアンテナは約42d
Bのアンテナ利得を有し、動作条件に依存し航空機平面
に対し垂直および/または平行な偏波あるいは円偏波を
有する。高度方向におけるローブ幅は約4゜になる。こ
のようなFM−CWレーダを用いることにより、航空機の長
手軸に関して約±15゜の範囲を方位方向で走査すること
ができる。この範囲は、0.3゜よりも小さい方位角分解
能において方位方向で約30Hzの走査レート(スキャンレ
ート)で走査可能である。この場合、距離方向では約6k
mの到達距離において約3mの分解能が得られる。このよ
うな値は、アンテナを機械的に旋回させることによって
経済的に有利とはいえないコストをかけてどうにか達成
できるものである。
したがってこの周波数制御形送信アンテナにおいて航
空機の長手方向に関して、±15゜である上述の方位方向
範囲内で各方位方向に1つの送信周波数が割り当てられ
ている。それ故この範囲内の送信指向性ダイアグラムに
おける主方向の方位旋回を電子制御するためには、周波
数変調された送信信号が必要とされる。この場合、有利
には直線変調が用いられ、これはたとえば32GHz〜37GHz
の既述の周波数範囲内で直線的に上昇するかまたは直線
的に減少するようにして行われる。上記の周波数範囲は
30゜の全角度を含む方位範囲(全旋回範囲)に相応す
る。距離分解能δR=c/(2・Δf)に対して−この場
合cは光速度を表す−周波数偏移が必要であり、これは
所望の距離分解能に依存する。たとえば周波数偏移Δf
=100MHzは距離分解能δR=1.5mに相応する。変調周期
ならびにこれに相応するコヒーレントな積分時間t
TOTは、所望の目標照射時間(Time on Target)に依存
する。この場合、たとえばtTOT=27μsが選定される。
つまり旋回範囲において、方位角分解能により定まる方
位方向の増分量は積分時間tTOTに相応する。この範囲内
ですべての増分量を同じ大きさに選定するのが有利であ
る。さらに監視すべき地域(着陸用滑走路または誘導
路)を時間的に連続的に(レーダで)監視するために、
方位(全角度)範囲を一定の方位角速度で走査するのが
有利である。直線的に変化する−たとえば直線的に上昇
する−全領域にわたる送信周波数がこれに相応する。第
1図には、時間に依存するこのような送信周波数の経過
特性が示されている。この場合、(全)周波数偏差ΔF
はたとえば30゜の方位方向(全角度)範囲に相応する。
この周波数偏差ΔFはたとえば約33msのような期間、継
続することになり、これは(走査)繰返レート(この場
合にはたとえば30Hz)に相応する。つまり方位方向(全
角度)範囲は、方位方向で隣り合う(角度)増分単位に
分割される。各増分単位には、時間領域において積分時
間tTOTを有するきちんと定められた1つの時間インター
バル(時間長)が属する。
空機の長手方向に関して、±15゜である上述の方位方向
範囲内で各方位方向に1つの送信周波数が割り当てられ
ている。それ故この範囲内の送信指向性ダイアグラムに
おける主方向の方位旋回を電子制御するためには、周波
数変調された送信信号が必要とされる。この場合、有利
には直線変調が用いられ、これはたとえば32GHz〜37GHz
の既述の周波数範囲内で直線的に上昇するかまたは直線
的に減少するようにして行われる。上記の周波数範囲は
30゜の全角度を含む方位範囲(全旋回範囲)に相応す
る。距離分解能δR=c/(2・Δf)に対して−この場
合cは光速度を表す−周波数偏移が必要であり、これは
所望の距離分解能に依存する。たとえば周波数偏移Δf
=100MHzは距離分解能δR=1.5mに相応する。変調周期
ならびにこれに相応するコヒーレントな積分時間t
TOTは、所望の目標照射時間(Time on Target)に依存
する。この場合、たとえばtTOT=27μsが選定される。
つまり旋回範囲において、方位角分解能により定まる方
位方向の増分量は積分時間tTOTに相応する。この範囲内
ですべての増分量を同じ大きさに選定するのが有利であ
る。さらに監視すべき地域(着陸用滑走路または誘導
路)を時間的に連続的に(レーダで)監視するために、
方位(全角度)範囲を一定の方位角速度で走査するのが
有利である。直線的に変化する−たとえば直線的に上昇
する−全領域にわたる送信周波数がこれに相応する。第
1図には、時間に依存するこのような送信周波数の経過
特性が示されている。この場合、(全)周波数偏差ΔF
はたとえば30゜の方位方向(全角度)範囲に相応する。
この周波数偏差ΔFはたとえば約33msのような期間、継
続することになり、これは(走査)繰返レート(この場
合にはたとえば30Hz)に相応する。つまり方位方向(全
角度)範囲は、方位方向で隣り合う(角度)増分単位に
分割される。各増分単位には、時間領域において積分時
間tTOTを有するきちんと定められた1つの時間インター
バル(時間長)が属する。
この範囲の方位方向の走査、ならびに以下で詳細に説
明する方位(角度)増分単位におけるコヒーレントな評
価は、種々異なるやり方で可能である。たとえば、常に
1つの走査を1つの方位方向で行うことができる。この
場合、送信周波数の経過特性は、多数の走査周期に関し
てみれば、のこぎり波状である(たとえば常に左からの
走査については上昇するランプ特性であり、常に右から
走査については下降するランプ特性である)。しかし、
時間的に隣り合う走査を両方向で行うことも可能であ
る。この場合、送信周波数の経過特性は、多数の走査周
期に関してみれば、三角波状である。
明する方位(角度)増分単位におけるコヒーレントな評
価は、種々異なるやり方で可能である。たとえば、常に
1つの走査を1つの方位方向で行うことができる。この
場合、送信周波数の経過特性は、多数の走査周期に関し
てみれば、のこぎり波状である(たとえば常に左からの
走査については上昇するランプ特性であり、常に右から
走査については下降するランプ特性である)。しかし、
時間的に隣り合う走査を両方向で行うことも可能であ
る。この場合、送信周波数の経過特性は、多数の走査周
期に関してみれば、三角波状である。
しかし有利には、これとは異なる走査を行うことも可
能である。たとえば目標が識別されている方位方向の増
分単位を、時間的に順次連続して何度も(たとえば3
回)走査することができる。この場合、目標をたとえば
正確に識別分類できるように、目標照射時間(Time on
Target)が高められる。このような走査の場合、走査す
べき範囲に関して第4図のようにたとえば階段状の送信
周波数の経過特性が生じる。
能である。たとえば目標が識別されている方位方向の増
分単位を、時間的に順次連続して何度も(たとえば3
回)走査することができる。この場合、目標をたとえば
正確に識別分類できるように、目標照射時間(Time on
Target)が高められる。このような走査の場合、走査す
べき範囲に関して第4図のようにたとえば階段状の送信
周波数の経過特性が生じる。
目標で反射した送信信号の成分は有利には、送信アン
テナとは機械的に独立した受信アンテナにより受信され
る。この受信アンテナはたとえば、前述の送信アンテナ
と同じように構成されている。機械的に独立したこのア
ンテナにより、送信信号と受信信号との間でFM−CWレー
ダにおいて必要とされるたとえば少なくとも40dBの電気
的な分離を行うことができる。送信アンテナと受信アン
テナを方位方向においてたとえば0.3゜のような僅かな
角度量だけずらして配置すると有利である。この場合、
いわゆるスキントアンテナないしスキューアンテナ(sh
ielende Antennen)が形成される。これにより第2a図に
示されているように、それぞれ幅の広いたとえば0.4゜
のアンテナローブ(指向性ダイアグラム)であるにもか
かわらず、たとえば0.25゜の著しく僅かな角度分解能が
得られるようになる。このようなアンテナの配置構成の
場合、許容できる信号損失しか発生しないが、複数の個
別受信アンテナにより構成された受信アンテナを必要に
応じて用いることにより、信号損失を低減することがで
きる。
テナとは機械的に独立した受信アンテナにより受信され
る。この受信アンテナはたとえば、前述の送信アンテナ
と同じように構成されている。機械的に独立したこのア
ンテナにより、送信信号と受信信号との間でFM−CWレー
ダにおいて必要とされるたとえば少なくとも40dBの電気
的な分離を行うことができる。送信アンテナと受信アン
テナを方位方向においてたとえば0.3゜のような僅かな
角度量だけずらして配置すると有利である。この場合、
いわゆるスキントアンテナないしスキューアンテナ(sh
ielende Antennen)が形成される。これにより第2a図に
示されているように、それぞれ幅の広いたとえば0.4゜
のアンテナローブ(指向性ダイアグラム)であるにもか
かわらず、たとえば0.25゜の著しく僅かな角度分解能が
得られるようになる。このようなアンテナの配置構成の
場合、許容できる信号損失しか発生しないが、複数の個
別受信アンテナにより構成された受信アンテナを必要に
応じて用いることにより、信号損失を低減することがで
きる。
第2b図には、1つの送信アンテナと2つの個別受信ア
ンテナに関する第2a図に対応する特性が示されている。
この形式の(送/受信)アンテナのためにたとえば、直
線状の導波管で給電を行うスロットアンテナを用いるこ
とができる。
ンテナに関する第2a図に対応する特性が示されている。
この形式の(送/受信)アンテナのためにたとえば、直
線状の導波管で給電を行うスロットアンテナを用いるこ
とができる。
第1図には、そこに図示されている送信周波数経過特
性に付随するこのような受信アンテナの受信周波数経過
特性が示されている。送信周波数経過特性と受信周波数
経過特性との間には周波数のずれが生じており、これを
距離周波数とも称する。付随する時間的なずれはτで示
されている。
性に付随するこのような受信アンテナの受信周波数経過
特性が示されている。送信周波数経過特性と受信周波数
経過特性との間には周波数のずれが生じており、これを
距離周波数とも称する。付随する時間的なずれはτで示
されている。
第3図には、この種のFM−CWレーダの実例としてのブ
ロック図が示されている。この場合、発振器OSにおい
て、たとえば第1図による送信周波数経過特性に相応す
る周波数変調された信号が生成される。この信号はカプ
ラKOを介して送信増幅器(送信機)へ到達し、そこにお
いて増幅され、次に送信アンテナから送信される。反射
した信号成分は受信アンテナにより受信され、ローノイ
ズ増幅器LNA(Low Noise Amplifier)において増幅
され、次にホモダイン受信機により評価される。この目
的で、増幅された受信信号はまず始めにミクサMにおい
て、カプラKOを介して出力結合された送信信号とともに
いわゆるベースバンドへ混合され、(送信機に近い周波
数を抑圧しいわゆるアライアジングを回避するために)
帯域通過フィルタBPを介してアナログ/ディジタル変換
器A/Dへ供給される。つまり、アナログ/ディジタル変
換器の入力側にはアナログビデオ信号が加わる。
ロック図が示されている。この場合、発振器OSにおい
て、たとえば第1図による送信周波数経過特性に相応す
る周波数変調された信号が生成される。この信号はカプ
ラKOを介して送信増幅器(送信機)へ到達し、そこにお
いて増幅され、次に送信アンテナから送信される。反射
した信号成分は受信アンテナにより受信され、ローノイ
ズ増幅器LNA(Low Noise Amplifier)において増幅
され、次にホモダイン受信機により評価される。この目
的で、増幅された受信信号はまず始めにミクサMにおい
て、カプラKOを介して出力結合された送信信号とともに
いわゆるベースバンドへ混合され、(送信機に近い周波
数を抑圧しいわゆるアライアジングを回避するために)
帯域通過フィルタBPを介してアナログ/ディジタル変換
器A/Dへ供給される。つまり、アナログ/ディジタル変
換器の入力側にはアナログビデオ信号が加わる。
アナログ/ディジタル変換器の変換レートは要求され
る到達距離、距離分解能、ならびに目標照射時間に依存
する。発生する最大周波数fmaxは式、 fmax=Rmax/(δR・tTOT) により求められる。
る到達距離、距離分解能、ならびに目標照射時間に依存
する。発生する最大周波数fmaxは式、 fmax=Rmax/(δR・tTOT) により求められる。
したがってたとえば、最大到達距離Rmax=6km、距離
分解能δR=3m、およびtTOT=275μsである場合、最
大周波数fmax=7.3MHzである。この場合、A/D変換のサ
ンプリングレートはfs≧2fmaxに選定できる。
分解能δR=3m、およびtTOT=275μsである場合、最
大周波数fmax=7.3MHzである。この場合、A/D変換のサ
ンプリングレートはfs≧2fmaxに選定できる。
A/D変換器での処理後、距離分解能のためにFFT(高速
フーリエ変換)が行われる。分解能が3mで到達距離が6k
mの場合、約2000の距離ゲートが生じ、2048(211)が選
定される。入力値は実数であるので、2048のポイントの
FFTを実施するために、まえもってI/Q準備処理を行う必
要がある(fs/4のシフト)。
フーリエ変換)が行われる。分解能が3mで到達距離が6k
mの場合、約2000の距離ゲートが生じ、2048(211)が選
定される。入力値は実数であるので、2048のポイントの
FFTを実施するために、まえもってI/Q準備処理を行う必
要がある(fs/4のシフト)。
FFT処理後、信号プロセッサ(SP)において距離ビン
ないしインジケータ(Rangebin)の値が形成され、距離
補正(R-4)およびそれ自体公知の速度補正(FM−CWレ
ーダにおける距離と速度の結合)が行われる。
ないしインジケータ(Rangebin)の値が形成され、距離
補正(R-4)およびそれ自体公知の速度補正(FM−CWレ
ーダにおける距離と速度の結合)が行われる。
信号プロセッサ(SP)での処理後に生じる信号は、た
とえば信号プロセッサに接続されたディスプレイ(表示
スクリーン)により評価される。
とえば信号プロセッサに接続されたディスプレイ(表示
スクリーン)により評価される。
上述の方法は、たとえば搭載レーダに対してFM−CW方
式および周波数制御形走査(Frequency−Scanning)を
適用することにより以下の利点を有する: −送信信号として個々の周波数ランプ特性を用いるこ
と、ならびに機械的なアンテナ制御を行わないことによ
り、所属の制御電子回路が著しく簡単になる。
式および周波数制御形走査(Frequency−Scanning)を
適用することにより以下の利点を有する: −送信信号として個々の周波数ランプ特性を用いるこ
と、ならびに機械的なアンテナ制御を行わないことによ
り、所属の制御電子回路が著しく簡単になる。
−連続的なビーム旋回による電気的な損失は、段階的な
旋回の場合よりも僅かである。
旋回の場合よりも僅かである。
−電子的なビーム旋回により、要求されている到達距離
ならびに±15゜の幅の広い走査角度にもかかわらず、30
Hzまでの高い更新レート(Updaterate)が得られる。
ならびに±15゜の幅の広い走査角度にもかかわらず、30
Hzまでの高い更新レート(Updaterate)が得られる。
−(送信)ピーク出力は僅かであり(CW信号)、その結
果、パルスレーダに比べて誘導路での作動の際の人間へ
の危険性は無視できる。
果、パルスレーダに比べて誘導路での作動の際の人間へ
の危険性は無視できる。
−周波数走査方式によってもせいぜいのところ、同じ飛
行場における複数の35GHzレーダの干渉のよる無視でき
る程度の相互間の障害が生じるだけである。
行場における複数の35GHzレーダの干渉のよる無視でき
る程度の相互間の障害が生じるだけである。
−殊に、半導体を徹底して利用すること、ならびに機械
的な走査運動を行わないことにより、技術的な信頼性
(MTBF)は著しく高い。したがって保守業務は著しく簡
単でありコストが安い。
的な走査運動を行わないことにより、技術的な信頼性
(MTBF)は著しく高い。したがって保守業務は著しく簡
単でありコストが安い。
−構成はモジュール式であり、このため低コストで既存
の気象レーダシステムに統合させることができる。種々
異なるプラットフォームを利用すれば、35GHzのプラッ
トフォームを僅かなコストで安定化させることができ
る。
の気象レーダシステムに統合させることができる。種々
異なるプラットフォームを利用すれば、35GHzのプラッ
トフォームを僅かなコストで安定化させることができ
る。
−FM−CWレーダを気象レーダ(パルス装置)と統合する
場合、相互間の影響は最小であり、したがって障害を及
ぼさない。
場合、相互間の影響は最小であり、したがって障害を及
ぼさない。
−このシステムは完全にコヒーレントであり、したがっ
て信号処理領域における機能拡張たとえば気象状況分析
のためのドップラー処理が可能である。
て信号処理領域における機能拡張たとえば気象状況分析
のためのドップラー処理が可能である。
−悪天候識別の目的で到達距離を広げることは、いっそ
う長い積分時間ならびに合成により低コストで達成でき
る。送信出力を高めるのも問題ない。
う長い積分時間ならびに合成により低コストで達成でき
る。送信出力を高めるのも問題ない。
既述の周波数偏移Δfにより、方位方向での増分にお
いてそれ自体で指向性ダイアグラムの主方向のずれが生
じる。このことによりそれ自体低減された横方向の分解
能が生じる。この欠点は実際の適用のためには、相応に
高められた中心送信周波数を選定することにより、たと
えば既述の35GHzの帯域の代わりにたとえば45GHzの帯域
を選定することにより回避できる。
いてそれ自体で指向性ダイアグラムの主方向のずれが生
じる。このことによりそれ自体低減された横方向の分解
能が生じる。この欠点は実際の適用のためには、相応に
高められた中心送信周波数を選定することにより、たと
えば既述の35GHzの帯域の代わりにたとえば45GHzの帯域
を選定することにより回避できる。
第4図に基づき既に述べたように、有利には段階的な
電子ビーム旋回も可能である。このような手法によりた
とえば、変化する周囲パラメータに対し走査条件を著し
くフレキシブルに整合させることができる。たとえば第
5図に示されているように、航空機の着陸進入中、種々
異なる(送信)周波数帯域に相応するそれぞれ異なる距
離帯域に切り換えることができる。その結果、航空機操
縦士は飛行状態に整合された最適な電子的視界を常に有
するようになる。第4図によるこのような周波数切換に
より、さもなくば識別不可能な障害を及ぼす気象の影響
も識別し表示することができ、たとえば滑走路の領域に
おいて障害を及ぼす下降気流(Microbursts)および/
または、ともかくも空に雲が少なく視界の良好なときの
乱気流も識別し表示することができる。その結果、航空
機操縦士は適切な時点で、たとえばいわゆる再上昇のよ
うな対策を導入することができる。
電子ビーム旋回も可能である。このような手法によりた
とえば、変化する周囲パラメータに対し走査条件を著し
くフレキシブルに整合させることができる。たとえば第
5図に示されているように、航空機の着陸進入中、種々
異なる(送信)周波数帯域に相応するそれぞれ異なる距
離帯域に切り換えることができる。その結果、航空機操
縦士は飛行状態に整合された最適な電子的視界を常に有
するようになる。第4図によるこのような周波数切換に
より、さもなくば識別不可能な障害を及ぼす気象の影響
も識別し表示することができ、たとえば滑走路の領域に
おいて障害を及ぼす下降気流(Microbursts)および/
または、ともかくも空に雲が少なく視界の良好なときの
乱気流も識別し表示することができる。その結果、航空
機操縦士は適切な時点で、たとえばいわゆる再上昇のよ
うな対策を導入することができる。
方位方向の増分単位の範囲内で存在する指向性ダイア
グラムの主方向の障害を及ぼすずれは、増分単位の範囲
内で周波数変化によるビーム旋回中、たとえばいわゆる
整相列アンテナ装置を用いて、付加的な位相変化を行う
ことにより回避できる。このような形式の装置の場合、
第3図に示されている1つの送信アンテナと1つの受信
アンテナの代わりに、第6図のように複数の送信アンテ
ナ(第6図では2つ)と複数の受信アンテナ(第6図で
は2つ)が用いられる。送信アンテナと受信アンテナと
の間に配置された位相調整素子φを用いることにより、
付加的な整相列動作に必要とされるそれ自体公知の位相
関係を設定調整できる。第7図のように、この位相調整
素子φを送信アンテナに所属する送信増幅器(送信機)
の前に、ないしは受信アンテナに所属する受信増幅器LN
Aの後ろに配置するのが好適である。
グラムの主方向の障害を及ぼすずれは、増分単位の範囲
内で周波数変化によるビーム旋回中、たとえばいわゆる
整相列アンテナ装置を用いて、付加的な位相変化を行う
ことにより回避できる。このような形式の装置の場合、
第3図に示されている1つの送信アンテナと1つの受信
アンテナの代わりに、第6図のように複数の送信アンテ
ナ(第6図では2つ)と複数の受信アンテナ(第6図で
は2つ)が用いられる。送信アンテナと受信アンテナと
の間に配置された位相調整素子φを用いることにより、
付加的な整相列動作に必要とされるそれ自体公知の位相
関係を設定調整できる。第7図のように、この位相調整
素子φを送信アンテナに所属する送信増幅器(送信機)
の前に、ないしは受信アンテナに所属する受信増幅器LN
Aの後ろに配置するのが好適である。
さらに、移相器(位相調整素子)を発振器の周波数に
依存して設定調整することもできる。
依存して設定調整することもできる。
三角波による変調を用いた既述の双方向の走査は、対
空速度に基づくドップラー偏移を求めることができると
いう利点も有する。
空速度に基づくドップラー偏移を求めることができると
いう利点も有する。
本発明は既述の実施例に限定されるものではなく、同
様にして別の実施形態にも適用することができる。たと
えば、送信アンテナおよび/または受信アンテナのため
にいわゆるプレーナ−アレイ−アンテナ(Resonanz−Fl
atplate−Antenne)、またはたとえばカセグレン型のパ
ラボナ反射鏡アンテナを用いることができる。この形式
のアンテナの場合、機械的なビーム旋回が好適である。
様にして別の実施形態にも適用することができる。たと
えば、送信アンテナおよび/または受信アンテナのため
にいわゆるプレーナ−アレイ−アンテナ(Resonanz−Fl
atplate−Antenne)、またはたとえばカセグレン型のパ
ラボナ反射鏡アンテナを用いることができる。この形式
のアンテナの場合、機械的なビーム旋回が好適である。
さらに、個々のアンテナを送信アンテナおよび/また
は受信アンテナとして用いることができる。
は受信アンテナとして用いることができる。
既述の方法は航空機に対する適用に限定されるだけで
なく、たとえば船舶のようなその他の交通機関のために
も搭載レーダとして適しており、たとえば精確な航法お
よび/または、港湾領域内および/または河川および/
または運河における障害物の検出に適している。
なく、たとえば船舶のようなその他の交通機関のために
も搭載レーダとして適しており、たとえば精確な航法お
よび/または、港湾領域内および/または河川および/
または運河における障害物の検出に適している。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−180931(JP,A) 特開 平5−87914(JP,A) 特開 平4−259874(JP,A) 特開 平4−19588(JP,A) 特開 昭56−164973(JP,A) 米国特許4912474(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95
Claims (11)
- 【請求項1】少なくとも、周波数変調された持続波(FM
−CW)送信信号が送信アンテナから送信され、被監視領
域から反射した送信信号成分が受信アンテナにより受信
され、受信信号を評価するためにコヒーレントな信号処
理が行われる、周波数変調形持続波(FM−CW)レーダに
よる領域監視方法において、 少なくとも1つの送信アンテナが用いられ、該送信アン
テナは、送信信号の周波数に依存する方位方向の主方向
をもつ指向性ダイアグラムを有しており、 所定の方向に関して1つの方位方向領域が選択され、 該領域において送信アンテナの指向性ダイアグラムの方
位方向の旋回は、送信信号の周波数を変化させることに
より行われ、 該領域において各方位方向値に送信信号の周波数値が対
応づけられ、 該領域は互いに隣接し合う所定数の方位方向増分単位に
分割され、 各増分単位ごとに送信信号周波数の単調な変化が行わ
れ、 各増分単位ごとにコヒーレントな信号処理が実施される
ことを特徴とする、 周波数変調形持続波レーダによる領域監視方法。 - 【請求項2】各増分単位ごとに時間に依存する送信信号
周波数の直線的変化が行われる、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】すべての増分単位は等しく所定の配属され
た等しい時間長を有する、請求項1または2記載の方
法。 - 【請求項4】送信信号の周波数ならびに増分単位の時間
長は、レーダの到達距離ならびに半径方向および/また
は方位方向の分解能に依存して選定される、請求項1〜
3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】少なくとも送信アンテナならびに受信アン
テナは航空機用搭載レーダの構成部分として構成されて
いる、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】当該方法を航空機内での着陸支援ならびに
滑走路監視に用いる、請求項1〜5のいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項7】所定の方向として航空機の移動方向が選択
され、方位方向領域は前記の所定の方向に関して実質的
に対称に配置される、請求項1〜6のいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項8】1つの増分単位において送信信号の周波数
変調により生じる指向性ダイアグラムの方向変化は、送
信アンテナおよび/または受信アンテナの位相を変化さ
せる装置(phased array)により補正される、請求項1
〜7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】各増分単位は、時間的にオーバーラップし
たコヒーレントな信号評価が複数の増分単位に亘って行
われるように配置される、請求項1〜8のいずれか1項
記載の方法。 - 【請求項10】請求項1〜9のいずれか1項記載の方法
を実施する装置において、 送信アンテナと受信アンテナは、各送信周波数において
方位方向で所定の角度を成す主方向をもつ指向性ダイア
グラムを有することを特徴とする装置。 - 【請求項11】少なくとも受信アンテナは、少なくとも
2つの個別アンテナから成り、各送信周波数で送信アン
テナの主方向と所定の角度を成す主方向をもつ指向性ダ
イアグラムを有する、請求項10記載の装置
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4243669.9 | 1992-12-23 | ||
DE4243669A DE4243669A1 (de) | 1992-12-23 | 1992-12-23 | Verfahren zur Überwachung eines Gebietes und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
PCT/EP1993/003366 WO1994015226A1 (de) | 1992-12-23 | 1993-12-01 | Verfahren zur überwachung eines gebietes und anordnung zur durchführung des verfahrens |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07504041A JPH07504041A (ja) | 1995-04-27 |
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EP (1) | EP0636251B1 (ja) |
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DE (2) | DE4243669A1 (ja) |
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DE19528954C2 (de) * | 1995-08-07 | 2000-04-13 | Eurocopter Deutschland | Anzeigegerät zur Darstellung von Flugführungsinformationen |
DE19533834B4 (de) * | 1995-09-13 | 2006-02-09 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Senderichtung einer frequenzschwenkenden Antenne und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
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US6259976B1 (en) | 1999-09-25 | 2001-07-10 | Jerome H. Lemelson | Fuzzy logic based emergency flight control with thrust vectoring |
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