JP3030791B2 - 多重追跡能力を有する航空機のレーダー高度計 - Google Patents
多重追跡能力を有する航空機のレーダー高度計Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、地表の上方
にある航空機の高度を測定する装置に関し、特に、地表
と、地表から上方へ延出している木のこずえや、人工の
物体などの障害物の双方をほぼ同時に追跡する能力を有
するレーダー高度計に関する。
にある航空機の高度を測定する装置に関し、特に、地表
と、地表から上方へ延出している木のこずえや、人工の
物体などの障害物の双方をほぼ同時に追跡する能力を有
するレーダー高度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーダーシステムは、一般に、航空機の
高度計のために使用される。そのような高度計は、通
常、電磁エネルギーのパルスを規則的な間隔でアンテナ
に印加する送信器を有する。アンテナはそのエネルギー
を地表に向かって放射する。高度計は、航空機の中に配
置されて、地表から反射されて来るエコー、すなわち、
戻り信号をピックアップする信号受信器をさらに有す
る。送信パルスと、それに関連する戻りパルスとの時間
間隔を測定する閉ループサーボ追跡装置も受信器の一部
を形成している。当然のことながら、その時間間隔は航
空機の海抜高度と直接に関連している。
高度計のために使用される。そのような高度計は、通
常、電磁エネルギーのパルスを規則的な間隔でアンテナ
に印加する送信器を有する。アンテナはそのエネルギー
を地表に向かって放射する。高度計は、航空機の中に配
置されて、地表から反射されて来るエコー、すなわち、
戻り信号をピックアップする信号受信器をさらに有す
る。送信パルスと、それに関連する戻りパルスとの時間
間隔を測定する閉ループサーボ追跡装置も受信器の一部
を形成している。当然のことながら、その時間間隔は航
空機の海抜高度と直接に関連している。
【０００３】軍事関係においては、パイロットは任務飛
行を頻繁に要求され、その場合、敵のレーダーに発見さ
れるのを避けるために、地表近くを飛行しなければなら
ない。従来の航空機のレーダー高度計は、地面であれ、
水であれ、地表と、地表から上方へ突出している物体と
を通常区別することができない。特に、そのようの従来
のレーダー高度計は木のこずえと地表、あるいは橋，塔
などの人工の物体と地表とを区別できない。
行を頻繁に要求され、その場合、敵のレーダーに発見さ
れるのを避けるために、地表近くを飛行しなければなら
ない。従来の航空機のレーダー高度計は、地面であれ、
水であれ、地表と、地表から上方へ突出している物体と
を通常区別することができない。特に、そのようの従来
のレーダー高度計は木のこずえと地表、あるいは橋，塔
などの人工の物体と地表とを区別できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、複数のターゲットを時分割方式で同時に追跡す
ることができ、地表と、そこから突出している障害物の
双方をレーダーの表示装置に表示させるレーダー高度計
を提供することである。これにより、パイロットは低い
高度でもこずえ，橋及び山岳地形の上でより安全に操縦
を行うことができるのである。
目的は、複数のターゲットを時分割方式で同時に追跡す
ることができ、地表と、そこから突出している障害物の
双方をレーダーの表示装置に表示させるレーダー高度計
を提供することである。これにより、パイロットは低い
高度でもこずえ，橋及び山岳地形の上でより安全に操縦
を行うことができるのである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーダ
ー高度計による複数のターゲットの同時追跡は、航空機
にレーダー送信器と、受信器とを設け、送信器が電磁エ
ネルギーのパルスを所定の繰り返し速度で地表に向かっ
て発射し、受信器は地表と、地表から上方に延出してい
ると思われる物体とからの戻りパルス信号をピックアッ
プするように構成することにより実行される。受信器と
関連する閉ループサーボ追跡装置は、送信パルスと、地
表からの対応する戻りパルス信号との間の時間間隔か
ら、地表に対する航空機の高度を確定するように動作す
る。遅延、すなわち、高度情報に加えて、受信器は戻り
パルス信号の振幅と、高度の変化速度とを監視する。追
跡ループの一部を構成しているプログラムされたマイク
ロコントローラは地表の追跡を周期的に中断し、そのメ
モリに高度、速度及び振幅の情報を記憶する。また、マ
イクロコントローラは、送信器の利得を調整して、受信
器が地表から上方へ突出する物体又は障害物からの戻り
を探索している間、送信器にさらにエネルギーの高いパ
ルスを発射させるようにもプログラムされている。その
ような戻りが発見されると、プログラムされたマイクロ
コントローラは再び追跡装置を始動して、物体からの戻
り信号にロックオンする。この場合にも、高度、速度及
び戻り信号の強さを確定し、メモリに記憶する。その時
点で、地表戻りの高度，速度及び戻り信号の強さに関連
する、先に記憶されていた情報をメモリから読出し、追
跡装置が第１のターゲットに関連するレベル情報により
調整されている高度と、送信器利得とをもって追跡動作
を再開するように追跡装置を制御するために使用する。
このシーケンスは、第２のターゲット、すなわち、突出
する物体からの戻りのような時間が存在しなくなるまで
双方のターゲットを有効に追跡するのに十分な高い頻度
で繰り返される。この時点で、マイクロコントローラ
は、障害物を探索しながら地表のみを追跡するモードに
戻る。
ー高度計による複数のターゲットの同時追跡は、航空機
にレーダー送信器と、受信器とを設け、送信器が電磁エ
ネルギーのパルスを所定の繰り返し速度で地表に向かっ
て発射し、受信器は地表と、地表から上方に延出してい
ると思われる物体とからの戻りパルス信号をピックアッ
プするように構成することにより実行される。受信器と
関連する閉ループサーボ追跡装置は、送信パルスと、地
表からの対応する戻りパルス信号との間の時間間隔か
ら、地表に対する航空機の高度を確定するように動作す
る。遅延、すなわち、高度情報に加えて、受信器は戻り
パルス信号の振幅と、高度の変化速度とを監視する。追
跡ループの一部を構成しているプログラムされたマイク
ロコントローラは地表の追跡を周期的に中断し、そのメ
モリに高度、速度及び振幅の情報を記憶する。また、マ
イクロコントローラは、送信器の利得を調整して、受信
器が地表から上方へ突出する物体又は障害物からの戻り
を探索している間、送信器にさらにエネルギーの高いパ
ルスを発射させるようにもプログラムされている。その
ような戻りが発見されると、プログラムされたマイクロ
コントローラは再び追跡装置を始動して、物体からの戻
り信号にロックオンする。この場合にも、高度、速度及
び戻り信号の強さを確定し、メモリに記憶する。その時
点で、地表戻りの高度，速度及び戻り信号の強さに関連
する、先に記憶されていた情報をメモリから読出し、追
跡装置が第１のターゲットに関連するレベル情報により
調整されている高度と、送信器利得とをもって追跡動作
を再開するように追跡装置を制御するために使用する。
このシーケンスは、第２のターゲット、すなわち、突出
する物体からの戻りのような時間が存在しなくなるまで
双方のターゲットを有効に追跡するのに十分な高い頻度
で繰り返される。この時点で、マイクロコントローラ
は、障害物を探索しながら地表のみを追跡するモードに
戻る。
【０００６】ビーム幅の広い下向き集束アンテナと、ビ
ーム幅の狭い高利得の前向きアンテナという２つの別個
のアンテナを設けると共に、それら２つのアンテナの間
で送受信機能を時間多重化することにより、高度情報の
収集と、前方障害物の回避を共に行うことができる。
ーム幅の狭い高利得の前向きアンテナという２つの別個
のアンテナを設けると共に、それら２つのアンテナの間
で送受信機能を時間多重化することにより、高度情報の
収集と、前方障害物の回避を共に行うことができる。
【０００７】上述の本発明の特徴、目的及び利点は、以
下の好ましい実施例の詳細な説明を特に添付の図面と関
連づけながら考慮することにより当業者には明白になる
であろう。
下の好ましい実施例の詳細な説明を特に添付の図面と関
連づけながら考慮することにより当業者には明白になる
であろう。
【０００８】
【実施例】ここで説明する発明は一般的な高度距離追跡
レーダーである。すなわち、送信エネルギーが地表から
反射されて戻って来るまでの時間を測定することによ
り、距離を測定し、指示する。下向きシステムに関する
図１を参照して説明すると、レーダーの送信器は相対的
にビーム幅の広いアンテナから所定の繰り返し速度で、
送信パルス１０により示すような電磁エネルギーのバー
ストを繰り返し送り出す。航空機の高度の関数である時
間遅延に続いて、受信器に信号を送り出す受信アンテナ
は地表戻りパルス１２を受信する。木のこずえなどの物
体からの第２の戻りパルス１４が受信器の入力端子に印
加されることもある。たとえば、地表の反射率がこずえ
の反射率より相当に高く、航空機がそれまで樹木のない
地表の上方を飛行していたような場合、従来のレーダー
であれば、樹木の上を飛行するときも地表を追跡し続け
るであろう。これは、１つには、地表からの戻りを公称
レベルに維持することにより、反射率の低いこずえから
の戻り１４を追跡基準レベル１６以下に低下させる自動
送信パワーレベル制御によるものである。さらに、地表
戻りとこずえ戻りとの距離（間隔１８）は十分に広いの
で、相対的に狭い距離ゲート２０が地表戻り１２の追跡
中にこずえ戻り１４と重なり合うことは決してなく、そ
のため、こずえ戻りは別個の受信信号として反射されな
い。本発明は、通常の地表追跡を通常追跡動作を劣化さ
せないようにごく短い時間間隔だけ周期的に中断し、そ
こで、主地表戻り１２の上下の短い距離を探索すること
により、これら２つの制約を克服している。主戻りの両
側でこの探索動作を実行する間、自動送信パワーレベル
制御をディスエーブルして、最大送信レベルを供給する
ので、反射率の低いこずえからの戻りは追跡基準レベル
１６と交差するようになる。送信器がフルパワーである
ときに、二次ターゲットが検出されなければ、本来のタ
ーゲットについて追跡を継続する。二次ターゲット、た
とえば、木のこずえが検出されると、時間多重化方式で
それら２つのターゲットを一緒に追跡する。
レーダーである。すなわち、送信エネルギーが地表から
反射されて戻って来るまでの時間を測定することによ
り、距離を測定し、指示する。下向きシステムに関する
図１を参照して説明すると、レーダーの送信器は相対的
にビーム幅の広いアンテナから所定の繰り返し速度で、
送信パルス１０により示すような電磁エネルギーのバー
ストを繰り返し送り出す。航空機の高度の関数である時
間遅延に続いて、受信器に信号を送り出す受信アンテナ
は地表戻りパルス１２を受信する。木のこずえなどの物
体からの第２の戻りパルス１４が受信器の入力端子に印
加されることもある。たとえば、地表の反射率がこずえ
の反射率より相当に高く、航空機がそれまで樹木のない
地表の上方を飛行していたような場合、従来のレーダー
であれば、樹木の上を飛行するときも地表を追跡し続け
るであろう。これは、１つには、地表からの戻りを公称
レベルに維持することにより、反射率の低いこずえから
の戻り１４を追跡基準レベル１６以下に低下させる自動
送信パワーレベル制御によるものである。さらに、地表
戻りとこずえ戻りとの距離（間隔１８）は十分に広いの
で、相対的に狭い距離ゲート２０が地表戻り１２の追跡
中にこずえ戻り１４と重なり合うことは決してなく、そ
のため、こずえ戻りは別個の受信信号として反射されな
い。本発明は、通常の地表追跡を通常追跡動作を劣化さ
せないようにごく短い時間間隔だけ周期的に中断し、そ
こで、主地表戻り１２の上下の短い距離を探索すること
により、これら２つの制約を克服している。主戻りの両
側でこの探索動作を実行する間、自動送信パワーレベル
制御をディスエーブルして、最大送信レベルを供給する
ので、反射率の低いこずえからの戻りは追跡基準レベル
１６と交差するようになる。送信器がフルパワーである
ときに、二次ターゲットが検出されなければ、本来のタ
ーゲットについて追跡を継続する。二次ターゲット、た
とえば、木のこずえが検出されると、時間多重化方式で
それら２つのターゲットを一緒に追跡する。
【０００９】本発明の原理全般を説明したので、多重タ
ーゲット追跡用として設計されたレーダー高度計の構成
要素を示す図２のブロック線図を参照する。システムの
全体的なタイミング規定と制御は、デジタル制御モジュ
ール２２を設けることにより行われる。このモジュール
のメモリポート２６には、ランダムアクセスメモリ２４
が結合している。デジタル制御モジュール２２は信号線
２８を介してレーダーの送信器２９に結合しており、送
信パルス１０を発生して、送信アンテナ３０に印加する
時間Ｔｏを設定する。デジタル制御モジュール２２は、
送信信号の振幅レベル、すなわち、パワーを設定する送
信器２９に達する出力線３２をさらに有する。主戻りの
両側で第２のターゲットを探索しているとき、自動送信
パワーレベル制御はディスエーブルされるため、最大送
信パワーが供給されることになり、木のこずえなどの反
射率の低いターゲットからの戻りは追跡基準レベル１６
と交差する。
ーゲット追跡用として設計されたレーダー高度計の構成
要素を示す図２のブロック線図を参照する。システムの
全体的なタイミング規定と制御は、デジタル制御モジュ
ール２２を設けることにより行われる。このモジュール
のメモリポート２６には、ランダムアクセスメモリ２４
が結合している。デジタル制御モジュール２２は信号線
２８を介してレーダーの送信器２９に結合しており、送
信パルス１０を発生して、送信アンテナ３０に印加する
時間Ｔｏを設定する。デジタル制御モジュール２２は、
送信信号の振幅レベル、すなわち、パワーを設定する送
信器２９に達する出力線３２をさらに有する。主戻りの
両側で第２のターゲットを探索しているとき、自動送信
パワーレベル制御はディスエーブルされるため、最大送
信パワーが供給されることになり、木のこずえなどの反
射率の低いターゲットからの戻りは追跡基準レベル１６
と交差する。
【００１０】ターゲットから反射した後、戻りパルスは
受信アンテナ３４によりピックアップされ、破線の箱形
３８で囲んで示してあるレーダー高度計の受信器に距離
ゲート３６を介して供給される。受信器は、当業者には
よく知られている従来の増幅，帯域制限ダウン変換およ
びピーク検出回路４０を含む。その結果得られた信号
は、その後、Ａ／Ｄ変換器４４に供給され、その出力は
閾値検出器４２に印加される。そこで、戻り信号が規定
の閾値を越えるか否かを確定することにより、ターゲッ
トの有無を判定する。次に規定の基準に適合する戻りパ
ルスはバス４６を介してデジタル制御モジュール２２に
供給される。デジタル制御モジュール２２はから信号線
４８に発生する出力は距離ゲートに印加されて、距離ゲ
ートを戻りパルスの立ち上がり端と整列するために使用
される。そこで、航空機の高度は、送信器２９が出力を
発生した時間と、距離ゲートパルス２０（図１）の立ち
上がり端との遅延間隔に直接比例するようになる。
受信アンテナ３４によりピックアップされ、破線の箱形
３８で囲んで示してあるレーダー高度計の受信器に距離
ゲート３６を介して供給される。受信器は、当業者には
よく知られている従来の増幅，帯域制限ダウン変換およ
びピーク検出回路４０を含む。その結果得られた信号
は、その後、Ａ／Ｄ変換器４４に供給され、その出力は
閾値検出器４２に印加される。そこで、戻り信号が規定
の閾値を越えるか否かを確定することにより、ターゲッ
トの有無を判定する。次に規定の基準に適合する戻りパ
ルスはバス４６を介してデジタル制御モジュール２２に
供給される。デジタル制御モジュール２２はから信号線
４８に発生する出力は距離ゲートに印加されて、距離ゲ
ートを戻りパルスの立ち上がり端と整列するために使用
される。そこで、航空機の高度は、送信器２９が出力を
発生した時間と、距離ゲートパルス２０（図１）の立ち
上がり端との遅延間隔に直接比例するようになる。
【００１１】次に、図３を参照すると、図３には、複数
のターゲットを追跡するためにデジタル制御モジュール
２２が使用するアルゴリズムのソフトウェア流れ図が示
されている。動作は、受信器の閉ループ追跡装置が距離
ゲートを最も強い戻り、すなわち、地表から反射される
戻りの立ち上がり端と整列する状態で位置決めするよう
に動作するときに始まると考えることができる。図３の
ブロック５０を参照。ターゲットをロックオンしたなら
ば、航空機が地表に対して何らかの所定の最小値より大
きな距離（高度）にあるか否かを判定する（ブロック５
２）。大きな距離にあれば、航空機は木のこずえ又は他
の障害物がパイロットに対して関心を引く物体とはなら
ない十分に高い高度にあると推定されるので、第２のタ
ーゲット（こずえ）を追跡する必要はない。従って、タ
ーゲット１（地表）のみを追跡するように、動作は経路
５４を経てループバックする。これに対して、指示され
る航空機の高度が何らかの所定の最大限界より低いなら
ば、デジタル制御モジュール２２は、受信器が適切に応
答するように、ターゲット１（地表）の高度と、ターゲ
ット１の高度が変化してゆく速度（フィート／秒）と、
ターゲット１に関する送信器のパワーを設定する信号線
３２の信号レベル制御電圧とを記憶するように動作す
る。これら３つの動作は図３のブロック５６により表示
されている。
のターゲットを追跡するためにデジタル制御モジュール
２２が使用するアルゴリズムのソフトウェア流れ図が示
されている。動作は、受信器の閉ループ追跡装置が距離
ゲートを最も強い戻り、すなわち、地表から反射される
戻りの立ち上がり端と整列する状態で位置決めするよう
に動作するときに始まると考えることができる。図３の
ブロック５０を参照。ターゲットをロックオンしたなら
ば、航空機が地表に対して何らかの所定の最小値より大
きな距離（高度）にあるか否かを判定する（ブロック５
２）。大きな距離にあれば、航空機は木のこずえ又は他
の障害物がパイロットに対して関心を引く物体とはなら
ない十分に高い高度にあると推定されるので、第２のタ
ーゲット（こずえ）を追跡する必要はない。従って、タ
ーゲット１（地表）のみを追跡するように、動作は経路
５４を経てループバックする。これに対して、指示され
る航空機の高度が何らかの所定の最大限界より低いなら
ば、デジタル制御モジュール２２は、受信器が適切に応
答するように、ターゲット１（地表）の高度と、ターゲ
ット１の高度が変化してゆく速度（フィート／秒）と、
ターゲット１に関する送信器のパワーを設定する信号線
３２の信号レベル制御電圧とを記憶するように動作す
る。これら３つの動作は図３のブロック５６により表示
されている。
【００１２】地表戻り（ターゲット１）に関する情報が
ＲＡＭメモリ２４に記憶された後、デジタル制御モジュ
ール２２は、送信器のパワーを最大出力まで有効に増加
させるために（ブロック５８）、信号を信号線３２を介
して送信器２９に供給する。パワーが規定の振幅にある
状態で、二次ターゲットについて探索を実行する（ブロ
ック６０）。二次ターゲットが検出されない場合、制御
は経路６４をたどり、第１のターゲットのみを追跡す
る。ところが、決定ブロック６２で第２のターゲットが
存在していることがわかると、受信器の追跡ループは距
離ゲートを二次ターゲット１４に位置決めするように機
能し、送信器から二次ターゲット（こずえ，橋など）に
向かい、受信器に戻るまでの送信パルスの走行時間を測
定する（ブロック６６）。第２のターゲットの高度と、
その上昇又は加工の速度と、一定振幅出力を供給するた
めに必要なパワーレベルとをＲＡＭメモリ２４に記憶す
る（ブロック６８）。上記の情報がこのようにして記憶
されたならば、デジタル制御モジュール２２は、再び、
受信器に第１のターゲットを追跡させるが、このとき、
第１のターゲットに関連する高度，速度およびパワーレ
ベルの初期条件をＲＡＭメモリから読取り、それらをタ
ーゲット１の追跡を再会するための開始点として利用す
る。このようにしてターゲット１を追跡したならば、高
度と、上昇及び降下の速度と、送信器のパワーレベルと
を含むパラメータを記憶し、制御は経路７４を経て決定
ブロック６２の入口に戻り、そこで、再び、第２のター
ゲットが依然として存在しているか否かについて決定が
実行される。
ＲＡＭメモリ２４に記憶された後、デジタル制御モジュ
ール２２は、送信器のパワーを最大出力まで有効に増加
させるために（ブロック５８）、信号を信号線３２を介
して送信器２９に供給する。パワーが規定の振幅にある
状態で、二次ターゲットについて探索を実行する（ブロ
ック６０）。二次ターゲットが検出されない場合、制御
は経路６４をたどり、第１のターゲットのみを追跡す
る。ところが、決定ブロック６２で第２のターゲットが
存在していることがわかると、受信器の追跡ループは距
離ゲートを二次ターゲット１４に位置決めするように機
能し、送信器から二次ターゲット（こずえ，橋など）に
向かい、受信器に戻るまでの送信パルスの走行時間を測
定する（ブロック６６）。第２のターゲットの高度と、
その上昇又は加工の速度と、一定振幅出力を供給するた
めに必要なパワーレベルとをＲＡＭメモリ２４に記憶す
る（ブロック６８）。上記の情報がこのようにして記憶
されたならば、デジタル制御モジュール２２は、再び、
受信器に第１のターゲットを追跡させるが、このとき、
第１のターゲットに関連する高度，速度およびパワーレ
ベルの初期条件をＲＡＭメモリから読取り、それらをタ
ーゲット１の追跡を再会するための開始点として利用す
る。このようにしてターゲット１を追跡したならば、高
度と、上昇及び降下の速度と、送信器のパワーレベルと
を含むパラメータを記憶し、制御は経路７４を経て決定
ブロック６２の入口に戻り、そこで、再び、第２のター
ゲットが依然として存在しているか否かについて決定が
実行される。
【００１３】そこで、第２のターゲットが存在すると思
われる限り、２つのターゲットの追跡は時分割されるこ
とがわかる。時分割機械化の結果、地表を追跡しながら
ターゲットを探索し、次に、そのような２つのターゲッ
トが獲得されたならば、双方のターゲットを同時に追跡
する能力が得られる。地表と障害の双方を指示すること
により、パイロットは低い高度でもこずえ，橋，山の地
形などの上を安全に航行することができる。
われる限り、２つのターゲットの追跡は時分割されるこ
とがわかる。時分割機械化の結果、地表を追跡しながら
ターゲットを探索し、次に、そのような２つのターゲッ
トが獲得されたならば、双方のターゲットを同時に追跡
する能力が得られる。地表と障害の双方を指示すること
により、パイロットは低い高度でもこずえ，橋，山の地
形などの上を安全に航行することができる。
【００１４】次に、図４及び図５を参照して、前向き障
害物回避能力を有するレーダー高度計に適用するように
本意の時間多重化原理をどのように拡張できるかを説明
する。図４に示すように、航空機１００は、上方へ延出
している樹木１０４や建物１０６などの物体を有する地
表１０２の上方を飛行するものとして表示されている。
航空機の前方には、山腹１０８などの障害物が位置して
いる。航空機１００は下向きで、相対的に幅の広いビー
ムを送信する送信アンテナ１１０と、同様の受信アンテ
ナ１１２とを具備する。矢印１１４は下向きアンテナか
らの送信パルスの経路を表し、矢印１１６は戻り信号の
経路を表す。図２のレーダー高度計は航空機１００の中
に配置されており、箱形１１８がそれを表している。
害物回避能力を有するレーダー高度計に適用するように
本意の時間多重化原理をどのように拡張できるかを説明
する。図４に示すように、航空機１００は、上方へ延出
している樹木１０４や建物１０６などの物体を有する地
表１０２の上方を飛行するものとして表示されている。
航空機の前方には、山腹１０８などの障害物が位置して
いる。航空機１００は下向きで、相対的に幅の広いビー
ムを送信する送信アンテナ１１０と、同様の受信アンテ
ナ１１２とを具備する。矢印１１４は下向きアンテナか
らの送信パルスの経路を表し、矢印１１６は戻り信号の
経路を表す。図２のレーダー高度計は航空機１００の中
に配置されており、箱形１１８がそれを表している。
【００１５】航空機には、前向きアンテナ１２０も適切
に取り付けられているが、このアンテナは、ビーム幅が
相対的に狭い構成であり、時間多重化方式で送信アンテ
ナと、受信アンテナの双方として機能する。同様に、矢
印１２２は送信レーダー信号を表し、矢印１２４は前向
きアンテナからのエコー、すなわち戻り信号を表す。
に取り付けられているが、このアンテナは、ビーム幅が
相対的に狭い構成であり、時間多重化方式で送信アンテ
ナと、受信アンテナの双方として機能する。同様に、矢
印１２２は送信レーダー信号を表し、矢印１２４は前向
きアンテナからのエコー、すなわち戻り信号を表す。
【００１６】送信器の電子回路と受信器の電子回路との
間、並びに前向きアンテナと下向きアンテナとの間で所
望の時分割を得るために、レーダー高度計１１８と関連
して、マルチプレクサ／変換器モジュール１２６が設け
られている。次に、図５を参照しながら、そのマルチプ
レクサ／変換器モジュールの構成と動作を説明する。
間、並びに前向きアンテナと下向きアンテナとの間で所
望の時分割を得るために、レーダー高度計１１８と関連
して、マルチプレクサ／変換器モジュール１２６が設け
られている。次に、図５を参照しながら、そのマルチプ
レクサ／変換器モジュールの構成と動作を説明する。
【００１７】図５は、下向き送信アンテナ１１０及び受
信アンテナ１１２と、前向き送受信アンテナ１２０とを
示す。図２の送信器２９は電子スイッチ、すなわち、送
受切換え器１２８を介して下向きアンテナ１１０に接続
し、同様に、受信アンテナ１１２は送受切換え器１３０
を介して図２の距離ゲート３６に結合している。送受切
換え器１２８及び１３０は別の送受切換え器１３２にも
接続しており、それらの送受切換えスイッチが適切に位
置していれば、レーダー高度計の送信器２９の出力を送
受切換え器１２８及び送受切換え器１３２を介してアッ
プ変換器、すなわち、ミクサ１３４へ導き、そのミクサ
を経て前向き送受信アンテナ１２０へ導くことができ
る。このアンテナ１２０がピックアップした戻り信号
は、アップ変換器１３４と、送受切換え器１３２及び１
３０とを介して図２の距離ゲート３６の入力端子にまた
戻される。
信アンテナ１１２と、前向き送受信アンテナ１２０とを
示す。図２の送信器２９は電子スイッチ、すなわち、送
受切換え器１２８を介して下向きアンテナ１１０に接続
し、同様に、受信アンテナ１１２は送受切換え器１３０
を介して図２の距離ゲート３６に結合している。送受切
換え器１２８及び１３０は別の送受切換え器１３２にも
接続しており、それらの送受切換えスイッチが適切に位
置していれば、レーダー高度計の送信器２９の出力を送
受切換え器１２８及び送受切換え器１３２を介してアッ
プ変換器、すなわち、ミクサ１３４へ導き、そのミクサ
を経て前向き送受信アンテナ１２０へ導くことができ
る。このアンテナ１２０がピックアップした戻り信号
は、アップ変換器１３４と、送受切換え器１３２及び１
３０とを介して図２の距離ゲート３６の入力端子にまた
戻される。
【００１８】当業者であればわかるであろうが、アンテ
ナ１２０の大きさ（直径）は送信信号及び受信信号の波
長の関数であり、そのようなアンテナを配置して良い航
空機の場所については制約があるので、アンテナがとり
うる物理的な大きさには実質上の制限がある。アップ変
換器１３４を設けることにより、アンテナ１２０を妥当
な大きさに維持したまま、アンテナ１２０から幅の狭い
ビームを得ることが可能になる。たとえば、３゜のビー
ム幅が望まれる場合、送信周波数が３５ＧＨＺであると
すれば、直径１９センチ（７．５インチ）のアンテナで
祖名幅を得ることができる。下向き送信アンテナ１１０
と受信アンテナ１１２は、４．３ＧＨＺの周波数に対応
する約４０゜のビーム幅を形成するのが好ましい。そこ
で、アップ変換器が３０．７ＧＨＺの周波数で動作する
局所発振器１３６を含むものとすれば、４．３ＧＨＺの
送信器を使用できる。そのような発振器をその能動素子
としてガンダイオードを使用して実現することが可能で
ある。
ナ１２０の大きさ（直径）は送信信号及び受信信号の波
長の関数であり、そのようなアンテナを配置して良い航
空機の場所については制約があるので、アンテナがとり
うる物理的な大きさには実質上の制限がある。アップ変
換器１３４を設けることにより、アンテナ１２０を妥当
な大きさに維持したまま、アンテナ１２０から幅の狭い
ビームを得ることが可能になる。たとえば、３゜のビー
ム幅が望まれる場合、送信周波数が３５ＧＨＺであると
すれば、直径１９センチ（７．５インチ）のアンテナで
祖名幅を得ることができる。下向き送信アンテナ１１０
と受信アンテナ１１２は、４．３ＧＨＺの周波数に対応
する約４０゜のビーム幅を形成するのが好ましい。そこ
で、アップ変換器が３０．７ＧＨＺの周波数で動作する
局所発振器１３６を含むものとすれば、４．３ＧＨＺの
送信器を使用できる。そのような発振器をその能動素子
としてガンダイオードを使用して実現することが可能で
ある。
【００１９】下向き送信アンテナ１１０からの送信器出
力の発生に続いて受信アンテナ１１２がピックアップし
た戻り信号が送受切換え器１３０を介して受信器の電子
回路に供給されるように送受切換え器の切り換えが起こ
り、送受切換え器１２８，１３０及び１３２は図２のデ
ジタル制御モジュール２２の制御を受ける。同様に、送
信パルスが送受切換え器１２８，１３２と、ミクサ１３
４とを介して送受信アンテナ１２０に供給された後、デ
ジタル制御モジュール２２は、アンテナ１２０がピック
アップした戻りエコーがミクサ１３４と、送受切換え器
１３２と、送受切換え器１３０とを介して受信側電子回
路に供給されるように、送受切換え器１３２及び１３０
を切り換えさせる。
力の発生に続いて受信アンテナ１１２がピックアップし
た戻り信号が送受切換え器１３０を介して受信器の電子
回路に供給されるように送受切換え器の切り換えが起こ
り、送受切換え器１２８，１３０及び１３２は図２のデ
ジタル制御モジュール２２の制御を受ける。同様に、送
信パルスが送受切換え器１２８，１３２と、ミクサ１３
４とを介して送受信アンテナ１２０に供給された後、デ
ジタル制御モジュール２２は、アンテナ１２０がピック
アップした戻りエコーがミクサ１３４と、送受切換え器
１３２と、送受切換え器１３０とを介して受信側電子回
路に供給されるように、送受切換え器１３２及び１３０
を切り換えさせる。
【００２０】このように、本発明のシステムは、ターゲ
ットが多少なりとも航空機のすぐ下方に位置している場
合、又は一方のターゲットが航空機が航空機の下方にあ
り、他方のターゲットは航空機の前方にある場合に、複
数のターゲットを追跡するために使用できる。また、マ
ルチプレクサ／変換器モジュール１２６を実現する方法
は図５に示すものの他にも様々にあり、図５に示す構成
にのみ限定する意図はないことを理解すべきである。た
とえば、単一のアップ変換器１３４を採用する代わり
に、送信チャネルと受信チャネルに１つずつ設けられる
別個のミクサに局所発振器を結合しても良い。その場
合、前向きアンテナ１２０は、送信パルスをそのアンテ
ナに導くと共に、受信パルスをダウン変換器を介して受
信チャネルに戻すために使用される送受切換え器に結合
されることになるであろう。
ットが多少なりとも航空機のすぐ下方に位置している場
合、又は一方のターゲットが航空機が航空機の下方にあ
り、他方のターゲットは航空機の前方にある場合に、複
数のターゲットを追跡するために使用できる。また、マ
ルチプレクサ／変換器モジュール１２６を実現する方法
は図５に示すものの他にも様々にあり、図５に示す構成
にのみ限定する意図はないことを理解すべきである。た
とえば、単一のアップ変換器１３４を採用する代わり
に、送信チャネルと受信チャネルに１つずつ設けられる
別個のミクサに局所発振器を結合しても良い。その場
合、前向きアンテナ１２０は、送信パルスをそのアンテ
ナに導くと共に、受信パルスをダウン変換器を介して受
信チャネルに戻すために使用される送受切換え器に結合
されることになるであろう。
【００２１】以上、特許法に従うと共に、この新規な原
理を適用し、そのような特殊化した構成要素を必要に応
じて構成し且つ使用するために必要である情報を当業者
に提供するために、本発明をかなり詳細に説明した。し
かしながら、特定の点で異なる機器や装置によっても本
発明を実現できること、及び機器の詳細と、動作手順の
双方に関して、本発明事態の範囲から逸脱せずに様々な
変形を達成できることを理解すべきである。
理を適用し、そのような特殊化した構成要素を必要に応
じて構成し且つ使用するために必要である情報を当業者
に提供するために、本発明をかなり詳細に説明した。し
かしながら、特定の点で異なる機器や装置によっても本
発明を実現できること、及び機器の詳細と、動作手順の
双方に関して、本発明事態の範囲から逸脱せずに様々な
変形を達成できることを理解すべきである。
【図１】本発明の動作を理解する上で有用な信号波形
図。
図。
【図２】本発明のレーダー高度計の多重ターゲット追跡
システムのブロック線図。
システムのブロック線図。
【図３】多重ターゲット追跡能力を提供するために図２
のシステムをいかに制御するかを示すフローチャート。
のシステムをいかに制御するかを示すフローチャート。
【図４】前向き探索能力を備えたレーダー高度計への本
発明の適用を示す図。
発明の適用を示す図。
【図５】下向きレーダーと前向きレーダーとをいかに多
重化することができるかを示す概略図。
重化することができるかを示す概略図。
２２ デジタル制御モジュール ２４ ランダムアクセスメモリ ２９ 送信器 ３０ 送信アンテナ ３４ 受信アンテナ ３６ 距離ゲート ３８ レーダー高度計 ４０ 増幅，帯域制限ダウン変換及びピーク検出回路 ４２ 閾値検出器 ４４ Ａ／Ｄ変換器 １００ 航空機 １１０ 送信アンテナ １１２ 受信アンテナ １１８ レーダー高度計 １２０ 前向き送受信アンテナ １２６ マルチプレクサ／変換器モジュール １２８，１３０，１３２ 送受切換え器 １３４ ミクサ １３６ 局所発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−233486（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204185（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−501648（ＪＰ，Ａ) 米国特許4174520（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開311312（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）航空機から地表に向かって所定の
パワーレベルの電磁エネルギーのパルスを繰り返し送信
する送信手段と； （ｂ）前記地表及び前記地表から上方に延出している物
体からの戻りパルス信号を受信する受信手段と； （ｃ）前記受信手段に結合する距離ゲートを含み、送信
パルスと、前記地表からの対応する戻りパルス信号の立
ち上がり端と重なり合うときの前記距離ゲートの位置と
の間の時間間隔から、前記地表に対する前記航空機の高
度を確定する閉ループ追跡手段と； （ｄ）前記閉ループ追跡手段を周期的に中断し、前記高
度及びパワーレベルの情報をメモリに記憶する一方で、
前記物体が存在するならば、その物体からの戻りを探索
する手段と； （ｅ）前記閉ループ追跡手段の動作を再開して、前記物
体からの前記戻り信号を追跡し、送信パルスと、前記物
体からの対応する戻りパルス信号の立ち上がり端と重な
り合うときの前記距離ゲートの位置との間の時間間隔か
ら、前記物体に対する前記航空機の高度を確定する手段
と； （ｆ）前記物体に関する高度及びパワーレベルの情報を
前記メモリに記憶する手段と； （ｇ）前記メモリ手段の内容を前記閉ループ追跡手段へ
交互に読み出すことにより、地表と、前記物体とからの
前記戻りパルス信号の追跡をインタリーブさせ、前記メ
モリに記憶されている高度及びパワーレベル値で再開さ
せる手段とを具備するレーダー高度計多重ターゲット追
跡システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/574,586 US5047779A (en) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | Aircraft radar altimeter with multiple target tracking capability |
| US574,586 | 1990-08-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04254781A JPH04254781A (ja) | 1992-09-10 |
| JP3030791B2 true JP3030791B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=24296753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3240308A Expired - Fee Related JP3030791B2 (ja) | 1990-08-28 | 1991-08-28 | 多重追跡能力を有する航空機のレーダー高度計 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5047779A (ja) |
| EP (1) | EP0475181B1 (ja) |
| JP (1) | JP3030791B2 (ja) |
| CA (1) | CA2050059C (ja) |
| DE (1) | DE69123108T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2690754B1 (fr) * | 1992-04-30 | 1994-06-10 | Thomson Csf | Procede de detection et de localisation d'objets sur un sol relativement plan et dispositif de mise en óoeuvre. |
| US5477226A (en) * | 1994-05-09 | 1995-12-19 | Honeywell Inc. | Low cost radar altimeter with accuracy enhancement |
| US5719582A (en) * | 1994-10-21 | 1998-02-17 | Honeywell Inc. | Software/hardware digital signal processing (DSP) altimeter |
| US6204805B1 (en) * | 1998-02-06 | 2001-03-20 | Honeywell Inc. | Dual target tracking altimeter |
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| US9354633B1 (en) | 2008-10-31 | 2016-05-31 | Rockwell Collins, Inc. | System and method for ground navigation |
| US9733349B1 (en) | 2007-09-06 | 2017-08-15 | Rockwell Collins, Inc. | System for and method of radar data processing for low visibility landing applications |
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| US9939526B2 (en) | 2007-09-06 | 2018-04-10 | Rockwell Collins, Inc. | Display system and method using weather radar sensing |
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-
1990
- 1990-08-28 US US07/574,586 patent/US5047779A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-08-26 DE DE69123108T patent/DE69123108T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-08-26 EP EP91114285A patent/EP0475181B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-27 CA CA002050059A patent/CA2050059C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-08-28 JP JP3240308A patent/JP3030791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| CA2050059C (en) | 2001-02-27 |
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| JPH04254781A (ja) | 1992-09-10 |
| EP0475181A2 (en) | 1992-03-18 |
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