JP3587263B2 - 安定化較正装置を含むレーダシステム - Google Patents

Description

（技術分野）
本発明はレーダシステムに使用され地上を基準とする安定化装置に関する。本発明は取付プラツトホームジヤイロスコープに対しレーダシステムを較正する装置に関する。更に詳細には、本発明はレーダシステムが保守あるいは修理のため所定期間毎に交換する、あるいは必要時に交換する場合のいずれでも、レーダシステムを容易に再較正可能とすることに関する。
（背景技術）
レーダシステムが船舶には航空機のような不安定なプラツトホームに取り付けられるとき、不安定なプラツトホームの動きに相応し、アンテナの向きを好適に補償することが望まれる。システムのアンテナは、プラツトホームが移動するとき標的点に対しレーダビームが連続的に向けられるよう、位置決めする必要がある。例えば、航空機が縦揺れしているとき、レーダビームは好適に安定化されることなく地上の所定位置に対し向けられる。このため地上から反射が他の航空機または天候形成物のような所定の目標物により混乱される。
安定化装置には通常、レーダシステムと同一のプラツトホームに対し装着されるジヤイロスコープが含まれている。このようなレーダシステムは、ジヤイロスコープから与えられる角度情報を読み取り、又入力を与えてレーダシステムのアンテナに対し加えられる所定の較正のための変位を決定する際に使用される。安定化装置を好適に作動するには、ジヤイロスコープの出力を特にレーダシステムに対し較正する要がある。代表的な安定化装置の場合、これらの特定の較正は直接レーダシステムに対し行われる。従つてレーダシステムが何らかの理由により交換されるとき、較正手順を反復する必要がある。この手順には、調整取付面上にジヤイロスコープを取り付けたり、例えば縦揺れ利得若しくは偏位、横揺れ利得若しくは偏位のようなレーダシステムのパラメータを調整する動作が含まれる。このような反復較正には費用がかかる上時間もかかり、且つ飛行機上の密封されたレドームを取り外して較正を行う場合のように、煩雑な作業を行う要があることが理解されよう。
（発明の開示）
本発明の一目的は、レーダシステムを交換する必要がある場合、ジヤイロスコープでレーダシステムを再較正する必要のないレーダシステムを安定化する安定化装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、レーダシステムを内部調整する必要なく、外部からの命令により特定のジヤイロスコープのパラメータに応動して、レーダアンテナビームを好適に配向可能なレーダシステムを提供することにある。
本発明の別の目的は、安定化較正パラメータ保持し、レーダシステムに命令して、レーダアンテナビームを好適に配向する手段を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、作動中較正が可能なレーダシステムを安定化する較正装置を提供することにある。
上記目的に沿う本発明の好適な実施例においては、レーダシステムとジヤイロスコープとを連係させる特定のデータを記憶する構成モジユールを備えることを特徴とする。このデータは転送の容易性および高い一貫性を可能にするデイジタルフオーマツトで記憶される。この記憶メデイアは不揮発性であり、電力は保持のために再投入可能にする必要はない。構成モジユールはレーダシステムおよびジヤイロスコープを備えるプラツトホーム（例えば、航空機あるいは船舶）に対し装着され、較正機能がプラツトホームに含まれる。
上述した発明の場合、レーダシステムは、システムにより変化させる安定化性能を最小にするように構成される。更に、遠隔較正機能が与えられ、例えば取付プラツトホームが飛行機であるような場合、飛行中較正により取付許容差、飛行態勢差等が補償可能になる。該当する制御部を含むレーダ指示器は、制御部の特定動作シーケンスを介しレーダシステムへの内部アクセスなくオペレータが較正手順を実行できるように構成される。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明により較正される指示・制御盤、ジヤイロスコープ、アンテナ・送受信（ART）装置および構成モジユールを示す略図、図２はジヤイロスコープの入力を受信するアンテナ・送受信装置の構成を示すブロツク図、図３は本発明による構成モジユールのブロツク図である。
（発明を実施するための最良の形態）
図１を参照するに、本発明によるレーダシステムを安定化する較正装置が符号１で示されており、この較正装置１には、指示・制御盤２と、ジヤイロスコープ６からの入力により駆動されるアンテナ送受信装置４と、アンテナ送受信装置４からの入力を受信しアンテナ送受信装置４へ出力を与える構成モジユール８とが包有される。較正装置１は船舶あるいは航空機10のようなプラツトホーム上に装着される。指示・制御盤２及びアンテナ送受信装置４はレーダシステム３の一部である。
指示・制御盤２はレーダにより検出された目標物、天候等を表示し、またレーダシステムの安定化較正に関するデータをも表示する。且つ利得（Ｇ）、傾斜（Ｔ）および範囲（Ｒ）のような指示・制御盤２上のレーダ制御対象物を用いて、例えば縦揺れ利得および横揺れ偏位のような安定化較正パラメータをも設定される。
アンテナ送受信装置４は、較正パラメータをデイジタル的に設定して、ジヤイロスコープ６とのインターフエースを得るよう較正可能に設けられる。アンテナ送受信装置４は、シリアル制御バス12に転送されるデータに応動し、シリアル表示データバス14を介して指示・制御盤２にデータを転送することにより、指示・制御盤２と通信する。
構成モジユール８は特定のデイジタル安定化データを記憶するように設けられており、このとき指示・制御盤２およびアンテナ送受信装置４には一般的な構成のものを採用できる。常にプラツトホーム10に設けられた構成モジユール８は、双方向のシリアルデイジタルバス16を介してアンテナ送受信装置４と通信する。
安定化較正は、オペレータが指示・制御盤２上の制御対象物（Ｇ）、（Ｔ）、（Ｒ）を介しアンテナ送受信装置４に対し調節することにより、達成され得る。アンテナ送受信装置４は、利得、偏位および較正のデータをシリアルデイジタルバス16を介して構成モジユール８に与え、記憶することにより、応答する。この手順を開始するため、較正装置１はテストモードにされる。制御対象物の範囲（Ｒ）、傾斜（Ｔ）、利得（Ｇ）を所定に組み合わせることにより、較正モードの作成が可能になる。一旦較正モードに入ると、利得（Ｇ）の制御対象物を用いて較正パラメータ（例えば横揺れ利得）が選択され、傾斜（Ｔ）の制御対象物を用いて所定の調整（例えば相対的に小さい横揺れ利得）がなされる。
較正手順が指示・制御盤２上の操作で要求されると、オペレータは調整中のパラメータをモニタできる。最終的には制御対象物の利得（Ｇ）および傾斜（Ｔ）は特定の組の値で設定され、これらのパラメータは全て記憶される。この手順の利点はアンテナ送受信装置４が物理的に調整されない、即ちアンテナ送受信装置４を一般的な構成のままに採用できることにある。またこの手順は、取付プラツトホームが航空機であるとき、飛行中に実現でき、このため安定化性能を細かに調整できる。
図２はジヤイロスコープ６からの入力を受信するアンテナ送受信装置４の部分を示している。ジヤイロスコープ６はアナログ入力をジャイロ出力バス18を介しアンテナ送受信装置４に対し与えるように構成される（図１参照）。これらアナログ入力とは400Hzの基準入力、縦揺れ入力および横揺れ入力である。アンテナ送受信装置４とインターフエースをとらねばならない多くのジヤイロスコープシステムがある。これらのシステムは取付プラツトホームにより変化するパラメータを有している。
ジヤイロスコープの基準入力は10Vrms（L0）から115Vrms（HI）の範囲で変化可能である。従つてジヤイロスコープの基準入力回路には切替可能な利得増幅器が含まれ、同一レベルの基準電圧を検出できる。
ジヤイロスコープの縦揺れ入力および横揺れ入力は、１度当たりプラツトホーム10ミリボルト（L0）から１度当たり220ミリボルト（HI）の範囲で変化可能である。縦揺れ入力および横揺れ入力は固定利得増幅器に加えられ検出される。基準出力、検出された縦揺れ出力、および横揺れ出力は積分され、プログラム可能な利得増幅器に対しマルチプレツクス処理される。プログラム可能な利得増幅器の利得値は構成モジユール８に記憶され、好適な入力が選択されると、プログラム可能な利得増幅器に加えられる。
縦揺れおよび横揺れのデータは、A/Dコンバータに対し中央処理装置（CPU）によつてマルチプレツクス処理され、次にCPUにより読み取られる。縦揺れ横揺れデータを用いて、現在のアジマス設定値に従いレーダアンテナの好適な傾斜角が決定される。縦揺れ偏位および横揺れ偏位は構成モジユール８に記憶される。一度傾斜角が決定されると、CPUはアンテナの傾斜が増加あるいは減少すべきか否かを決定する。一定中断時間内に、CPUはアジマス駆動装置（図示せず）および縦揺れ駆動装置（図示せず）に対し命令し、各々のモータをこれに相応してステツプ駆動させる。
また特に図２を参照するに、ジヤイロスコープ６からの基準入力は演算増幅器20の差動入力部に加えられる。基準入力は、上述したように大きな範囲を有しているから、演算増幅器20は切替可能な利得を有することになる。構成モジユール８には、アンテナ送受信装置４に印加する基準入力の範囲に関するデータが含まれている。通常３つの異なる選択、例えば115v、26vおよび10vが存在する。このために選択可能な利得増幅器22から選択される利得はデータバス26を介しCPU24により選択される。
一旦演算増幅器20の差動入力部に基準利得が得られると、この増幅器から信号が検出・積分器28に対しまたチヨツパ30に対し印加される。この検出・積分器は演算増幅器20からの正弦波出力を直流値に変換する。この直流値はマルチプレクサ32によりマルチプレツクス処理され、そこからプログラム可能な利得増幅器35に印加される。
増幅器20によりチヨツパ30が駆動され、チヨツパ30の出力は縦・横揺れ符号回路34、36で使用されて、ジヤイロスコープ６からの縦揺れ入力あるいは横揺れ入力の位相が決定される。ジヤイロスコープ６からの縦揺れ入力が基準入力と同相であるとき、プラツトホーム10（図１参照）は上方へ縦揺れを受ける。縦揺れ入力が基準入力と位相が180度外れているときには、プラツトホームは下方に縦揺れを受ける。横揺れ入力が基準入力と同相である場合、プラツトホームは右への横揺れであり、一方横揺れ入力が基準入力と180度位相が外れている場合には、プラツトホームは左へ横揺れする。
図２に示す縦揺れ経路および横揺れ経路は同一であるので、説明を簡略にするためここでは縦揺れ経路のみについて説明する。
しかしてジヤイロスコープ６からの縦揺れアナログ入力は演算増幅器38（固定利得の増幅器40を介し）の差動入力部に印加される。増幅器38の出力は検出・積分器44および縦・横揺れ符号回路34に印加される。検出・積分器44は演算増幅器38からのアナログ正弦波を直流値に変換する。次に、この値はマルチプレクサ32を介しマルチプレツクス処理され、プログラム可能な利得増幅器35に印加される。
縦・横揺れ符号回路34には飽和増幅器が包有され、このため増幅器38の出力はレールからレール（rail to rail）へと移動する。このレール間出力はチヨツパ30によりチヨツピング処理される。ジヤイロスコープ６からの縦揺れ入力がジヤイロスコープからの基準入力と同相であるとき、縦・横揺れ符号回路34からの出力が正の値である。この正の値はCPU24に印加される。縦揺れ入力と基準入力との間で位相がずれているときには、チヨツパから負の値が与えられ、低い値がCPU24に印加される。
従つてジヤイロスコープ６からの３個のすべての交流入力は、即ち基準入力、縦揺れ入力および横揺れ入力は整流され積分される。その結果としての直流値はマルチプレクサ32を介しマルチプレツクス処理され、プログラム可能な利得増幅器35に印加される。プログラム可能な利得増幅器35には、10ビツトD/Aコンバータ、単位利得演算増幅器および利得３の演算増幅器が包有されている。プログラム可能な利得増幅器35の全利得は、例えば1024ステツプで０から３に変化する。
マルチプレツクス処理された利得増幅器35からの直流値は一定の利得増幅器40に印加される。このマルチプレツクス処理された信号は、構成モジユール８に記憶されるデイジタルデータによつて増幅器40を介し増幅あるいは減衰される。ジヤイロスコープ６が較正されているとき、プログラム可能な利得増幅器に印加されたデイジタル値は、所望利得が得られるまで変化される。プログラム可能な利得増幅器からの出力は、マルチプレツクス処理された信号のA/Dコンバータ42に印加される。
アナログジヤイロスコープデータは、CPU24によりA/Dコンバータ42に対しマルチプレツクス処理される。CPU24はマルチプレツクス処理信号のA/Dコンバータ42を読み取る前に、プログラム可能な利得増幅器35への入力として、基準入力、縦揺れ入力あるいは横揺れ入力のいずれか一を選択する。CPU24はプログラム可能な利得増幅器35の利得を調整する。CPU24はA/Dコンバータ42への入力として、プログラム可能な利得増幅器35の出力を選択する。このCPUは次にA/Dコンバータからデータを読み、所定の必要とされる安定化パラメータを決定する。
図３は構成モジユール８の詳細図である。デイジタル連続データは不揮発性メモリ44、46に対し書き込みおよび読み出しの両方が行われる。この２個のメモリは互いに比較しデータの一貫性を保護するのに使用される。次のデータ、即ち基準振幅、基準利得、縦揺れ利得、縦揺れ偏位、横揺れ利得および横揺れ偏位は、安定化ために記憶される。
データはアンテナ送受信装置４内のCPU24により構成モジユール８に対し読み書きされる。シリアルデイジタル信号（入力データ）はクロツク信号と同期して印加される。各メモリ44、46はアクセスされている装置を選択する「イネーブル」機能を有している。
更にレーダシステム３を安定化する較正装置を説明し図示した。この場合構成モジユール８は特定データを記憶し、このためレーダシステム３はジヤイロスコープ６に連係される。このデータは伝送の容易性および高い一貫性を可能とするデイジタルフオーマツトで記憶される。構成モジユール８は、レーダシステム３およびジヤイロスコープ６と共に同一の取付プラツトホーム上に装着され、特に必要に応じてレーダシステム３を交換する要があるとき、特定の較正機能は取付プラツトホームにあることが望ましいことは理解されよう。
本発明の上記の説明に基づき、本発明の範囲の設定するため特許請求の範囲をここに添付する。

Claims (12)

1. 安定化較正装置を含むレーダシステムであ って、
   取付プラツトホームに対し装着され、プラツトホームの姿勢を検出しアナログ基準信号および取付プラツトホーム姿勢アナログ信号を与える検出手段と、
   前記取付プラツトホームに対し装着され、前記検出手段に接続される手段を含むアンテナ手段であって、該接続 される手段は前記アナログ基準信号および取付プラツトホーム姿勢アナログ信号に応動してデイジタル安定化較正信号を与え、前記アンテナ手段を命令して該アンテナ手段から送信されるビームを配向する、前記アンテナ手 段と、
   前記取付プラツトホームに対し装着され且つ前記アンテナ手段と接続され且つ前記デイジタル安定化較正信号を入力し記憶し、記憶された前記デイジタル安定化較正信号を前記アンテナ手段に与える手段と、
   を備え、安定化較正は、アンテナ手段および検出手段が 互いに独立であるように達成されることを特徴とする、レーダシステム。
2. 更に指示・制御手段を含み、
   前記アンテナ手段は前記指示・制御手段と接続され、該指示・制御手段から送信された制御データに応じてアンテナシステムの安定化較正に関する信号を前記指示・制御手段へ送信し前記信号を表示するように構成されてなる請求項１のレーダシステム。
3. 前記指示・制御手段には、
   安定化較正パラメータを設定するオペレータ操作の制御手段が包有されてなる請求項２のレーダシステム。
4. 検出手段と接続されるアンテナ手段内に含まれアナログ基準信号及び取付プラツトホーム姿勢アナログ信号に応答してデイジタル安定化較正信号を与える前記手段には、
   前記検出手段と接続され該検出手段から前記アナログ基準信号を入力しその利得を調整して利得調整された第１のアナログ交流信号を与える選択可能な利得増幅手段と、
   前記選択可能な利得増幅手段と接続され調整された前記第１のアナログ交流信号を第１のアナログ直流信号に変換する第１の手段と、
   前記検出手段と接続され該検出手段から第１の取付プラツトホーム姿勢アナログ信号を入力しその利得を調整して、利得調整された第２のアナログ交流信号を与える第１の一定利得増幅手段と、
   前記第１の一定利得増幅手段と接続され利得調整された前記第２のアナログ交流信号を第２のアナログ直流信号に変換する第２の手段と、
   前記検出手段と接続され該検出手段から第２のアナログ取付プラツトホーム姿勢アナログ信号を入力しその利得を調整して利得調整された第３のアナログ交流信号を与える第２の一定利得増幅手段と、
   前記第２の一定利得増幅手段と接続され利得調整された前記第３のアナログ交流信号を第３のアナログ直流信号に変換する第３の手段と、
   が包有されてなる請求項１のレーダシステム。
5. 前記第１、第２および第３の手段と接続され前記第１、第２および第３のアナログ直流信号をマルチプレツクス処理しマルチプレツクス処理されたアナログ直流信号を与えるマルチプレツクス手段と、
   前記マルチプレツクス手段と接続されプログラム可能な利得をマルチプレツクス処理された前記アナログ直流信号に印加する手段と、
   前記マルチプレツクス手段と接続されマルチプレツクス処理され利得印加されたアナログ直流信号をデイジタル信号に変換する手段と、
   前記切替可能な利得増幅手段、マルチプレツクス手段、プログラム可能な利得手段および変換手段に接続される信号処理手段と、を包有し、
   前記信号処理手段は前記第１、第２および第３のマルチプレツクス処理された信号の１を選択して前記プログラム可能な利得手段に加え、該プログラム可能な利得手段 の利得を調整し、前記変換手段からの出力を読み選択可能な利得増幅手段の利得を選択して所定の必要とされる安定化較正パラメータを決定するように構成されてなる請求項３のレーダシステム。
6. 前記選択可能な利得増幅手段および前記第１の一定利得増幅手段と接続され利得調整された第１の交流信号の位相を利得調整された第２の交流信号の位相と比較し、比較された位相間の差を示す第１の出力信号を与える第１の比較手段と、
   前記選択可能な利得増幅手段および前記第２の一定利得増幅手段と接続され利得調整された第１の交流信号の位相を利得調整された第３の交流信号の位相と比較し比較された位相間の差を示す第２の出力信号を与える第２の比較手段と、を包有し、
   前記第１および第２の比較手段は前記信号処理器と接続されそれぞれの前記第１および第２の出力信号を該信号処理器へ印加するよう構成されてなる請求項５のレーダシステム。
7. 前記取付プラツトホームの１姿勢パラメータが縦揺れパラメータであり、利得調整された前記第１の交流信号と利得調整された前記第２の交流信号とが同相であることを前記第１の出力信号が示しているとき前 記取付プラツトホームは上方へ縦揺れを受け、
   利得調整された前記第１の交流信号と利得調整された前 記第２の交流信号とが180度が外れているとき前記取付プラツトホームは下方へ縦揺れを受けるように構成されてなる請求項６のレーダシステム。
8. 前記取付プラツトホームの別の姿勢パラメータが横揺れパラメータであり、利得調整された前記第１の交流信号と利得調整された前記第３の交流信号とが同相であるとき前記取付プラツトホームは右へ横揺れ状態にされ、
   利得調整された前記第１の信号と利得調整された前記第３の直流信号とが180度位相がずれているとき前記取付プラツトホームは左へ横揺れ状態にされるよう構成されてなる請求項６のレーダシステム。
9. 前記取付プラツトホームに対し装着され且 つ前記アンテナ手段と接続され且つ前記デイジタル安定化較正信号を入力し記憶し、記憶された前記デイジタル安定化較正信号を前記アンテナ手段に与える手段、
   前記デイジタル安定化較正信号を入力し記憶し、該記憶されたデイジタル安定化較正信号をアンテナ手段に印加する第１および第２の非揮発性メモリ手段が包有され、
   前記信号処理手段は前記第１および第２の非揮発性メモリ手段の内のいずれかにアクセスされているかを選定し、これにより信号処理手段が記憶された前記デイジタル安定化較正信号の書き込みおよび読み取りを制御するよう構成されてなる請求項５のレーダシステム。
10. 前記信号処理手段はクロツク信号を前記記憶・印加手段へ与え、これによりデータがクロツク信号と同期して該記憶・印加手段へ印加されるよう構成されてなる請求項９のレーダシステム。
11. 検出手段により与えられるレーダシステムの安定化較正に関連してデータを表示する工程と、
    前記データに従つて安定化較正パラメータを調整する工程と、
    調整された前記安定化較正パラメータをデイジタル設定し前記検出手段とのインターフエースをとる工程と、
    デイジタル設定された前記安定化較正パラメータを記憶する工程と、
    デイジタル設定され記憶された前記安定化較正パラメータをレーダシステムに加え安定化条件に従つてレーダシステムのアンテナを変位し別のレーダシステムを実施する際の安定化較正の反復を避ける工程と、
    を包有してなるレーダシステムの安定化較正法。
12. レーダシステム、検出手段およびデイジタル設定された安定化パラメータを記憶する手段を同じ取付プラツトホーム上に装着して安定化較正パラメータがレーダシステムおよび検出手段と独立してプラツトホームにあるようにする工程を包有してなる請求項11の安定化較正法。

Images