JP4262245B2 - 高度測定システム - Google Patents

Description

この発明は２つの電波高度計で構成される高度測定システムに関し、特に航空機に搭載され、機体の２箇所の対地高度を測定するのに適した高度測定システムに関する。

従来の技術として特開平１０−２９３１７３号公報に記載された電波高度計がある。

この電波高度計は、送信電波パルスを供給する送信部と、供給される送信電波パルスを地表に向けて発射する送信アンテナと、地表からの反射波を受信する受信アンテナと、送信電波パルスと受信電波パルスとの時間間隔を計測して距離信号を出力する受信部とを備えている。

受信アンテナから受信部に供給された受信信号の受信電波はレベル判定回路に入力される。そして、最適受信レベルデータと受信電波の電力レベルとが比較判定され、その比較判定結果のレベル偏差が零になるように送信部の送信電波の電力レベルを制御する制御信号が出力される。この制御信号が送信部に入力されて、送信電波の電力レベルが補正制御されるため、受信電波の電力レベルは常に最適受信レベルで受信され、送信電波パルスと受信電波パルスとの時間間隔の計測精度が向上する。
特開平１０−２９３１７３号公報

仮に、２つの上記電波高度計を例えば１つの大型ヘリコプタに搭載するとき、それらの電波高度計のうちの一方の電波高度計の送信、受信アンテナを機首側に配置し、他方の電波高度計の送信、受信アンテナを機体後部側に配置すれば、機体の２箇所の高度を測定することができる。

しかし、このような高度測定システムには２つの電波高度計の電波が相互に干渉するおそれがあるという問題があった。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は、同一周波数の電波を発する２つの電波高度計を使用したときに生じる電波の相互干渉を防ぐことができる高度測定システムを提供することである。

上述の課題を解決するため請求項１の発明は、電気的に接続される２つの電波高度計で構成される高度測定システムにおいて、各々の前記電波高度計は、所定の時間間隔で同期パルス信号を発生する同期信号発生手段と、前記同期パルス信号に基づいて基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、前記基準パルスに同期して送信パルスを発生するパルス送信手段と、前記送信パルスを電波に変換して地表面に送信する送信アンテナと、前記地表面で反射した電波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナの出力を中間周波信号に変換して検波する受信手段と、前記受信手段の出力から所定の高度に対応する反射波信号を選択し、反射波パルスを出力する反射信号選択手段と、前記基準パルス発生手段からの前記基準パルスと前記反射信号選択手段からの前記反射波パルスとの時間差を検出し、その時間差に対応する高度信号を出力する時間検出手段と、前記２つの電波高度計が接続されたとき入力される接続相手の前記電波高度計の同期信号発生手段からの同期パルス信号を反転させる反転手段と、前記反転手段からの出力信号と自己の前記同期信号発生手段から出力された同期パルス信号とを選択的に前記基準パルス発生手段に入力させる選択手段と、前記２つの電波高度計が接続されたとき前記反転手段からの出力信号が前記基準パルス発生手段に入力するように前記選択手段を制御する選択手段制御手段とを備えていることを特徴とする。

同一周波数の電波を発する２つの電波高度計を使用したときに生じる電波の相互干渉を防ぐことができる。

請求項２の発明は、請求項１記載の高度測定システムにおいて、前記所定の時間間隔は、一方の前記電波高度計の受信手段によって本来受信されるべき反射波を他方の前記電波高度計の受信手段が認識できない程度にその反射波が減衰するだけの時間間隔であることを特徴とする。

この発明によれば、同一周波数の電波を発する２つの電波高度計を使用したときに生じる電波の相互干渉を防ぐことができる。

この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１はこの発明の一実施形態に係る高度測定システムを示すブロック図、図２は図１に示す高度測定システムの動作を示すタイミングチャートである。

図１に示すように、この高度測定システムは第１、第２の電波高度計ＡＬ，ＡＬ´で構成される。第１、第２の電波高度計ＡＬ，ＡＬ´は例えば１つの大型ヘリコプタＨに搭載される。第１、第２の電波高度計ＡＬ，ＡＬ´はまったく同じ構成の電波高度計であるので、主として第１の電波高度計ＡＬの構成について説明する。

第１の電波高度計ＡＬは、同期信号発生器（同期信号発生手段）１１、基準パルス発生回路（基準パルス発生手段）１、パルス送信回路（パルス送信手段）２、受信回路（受信手段）６、反射信号選択回路（反射信号選択手段）９、時間検出回路（時間検出手段）１０、切替スイッチ（選択手段）１２、インバータ（反転手段）１３、制御回路（選択手段制御手段）１４、これらを収容する筐体２０、送信アンテナ３及び受信アンテナ５を備えている。送信アンテナ３及び受信アンテナ５は図１に示すように筐体２０の近傍に設置されている。

同期信号発生器１１は所定の時間間隔で同期パルス信号ＳＰを発生する。同期信号発生器１１の出力側はレセプタクルコネクタ２２に接続されている。前記所定の時間間隔とは、例えば一方の電波高度計ＡＬ（又はＡＬ´）の受信回路６によって本来受信されるべき反射波を他方の電波高度計ＡＬ´（又はＡＬ）の受信回路６´が認識できない程度にその反射波が減衰するだけの時間間隔を指す。したがって、第１の電波高度計で計測できる最大高度以上に相当する時間に設定するのが良い。

基準パルス発生回路１は自己（第１の電波高度計ＡＬ）の同期信号発生器１１又は接続相手の第２の電波高度計ＡＬ´の同期信号発生器１１´からの同期パルス信号ＳＰ,ＳＰ´に基づいて基準パルスＰを発生する。

パルス送信回路２は基準パルスＰに同期して送信パルスＳを発生する。送信アンテナ３は送信パルスＳを電波Ｒ１に変換して地表面４に送信する。

受信アンテナ５は地表面４で反射した電波（反射波）Ｒ２を受信する。反射波Ｒ２は受信回路６に入力される。

受信回路６は受信アンテナ５からの反射波Ｒ２を中間周波信号に変換して検波し、反射波信号Ｒ３を出力する。

反射信号選択回路９は捕捉パルス発生回路（図示せず）、比較器（図示せず）等を有する。捕捉パルス発生回路は基準パルス発生回路１の基準パルスＰ及び時間検出回路１０からの高度信号Ａに基づいて捕捉パルスを発生する。捕捉パルスの一部分（後縁部）は反射波信号Ｒ３の一部分（前縁部）に重なる。比較器は反射波信号Ｒ３と捕捉パルスとの重なり面積が基準の重なり面積と同じになるように、捕捉パルスの出力タイミングを進めたり、遅らせたりするフィードバック信号を捕捉パルス発生回路に出力する。

時間検出回路１０は基準パルス発生回路１からの基準パルスＰと反射信号選択回路９からの反射波捕捉パルスＣとの時間差を検出し、その時間差に対応する高度信号Ａを出力する。

切替スイッチ１２（例えばリレー等）は、制御回路１４からの制御信号Ｓｃに基づいて、同期信号発生器１１からの同期パルス信号ＳＰとインバータ１３からの出力信号（同期パルス信号ＳＰ´）とを選択的に基準パルス発生回路１に入力させる。

切替スイッチ１２は可動接点１２１、固定接点１２２，１２３及び接点駆動部（図示せず）を有する。可動接点１２１は基準パルス発生回路１の入力側に接続されている。固定接点１２２は同期信号発生器１１の出力側に接続されている。固定接点１２３はインバータ１３の出力側に接続されている。

制御回路１４（例えばトランジスタ等で構成されるスイッチング素子等）は、検出信号Ｓｄに基づいて、プラグコネクタ２３が第２の電波高度計のレセプタクルコネクタ２２´に接続されているか否かを判断する。接続されていると判断したとき、可動接点１２１を固定接点１２３に接触させる制御信号Ｓｃが切替スイッチ１２の接点駆動部に出力され、接続されていないと判断したとき、可動接点１２１を固定接点１２２に接触させる制御信号Ｓｃが切替スイッチ１２の接点駆動部に出力される。

図３は電波高度計のコネクタとワイヤハーネスとの接続状態を検出する方法の一例を説明するための概念図である。第２の電波高度計ＡＬ´の制御回路１４´の入力側は信号線Ｌ１´を介してプラグコネクタ２３´のコンタクト（図示せず）に接続され、信号線Ｌ１´には抵抗ｒ´を介して電源側に接続されている。そのコンタクトに対応する第１の電波高度計ＡＬのレセプタクルコネクタ２２のコンタクト（図示せず）はグランド側に接続されている。また、第２の電波高度計ＡＬ´のインバータ１３´の入力側はプラグコネクタ２３´のコンタクト（図示せず）に接続されている。そのコンタクトに対応する第１の電波高度計ＡＬのレセプタクルコネクタ２２のコンタクト（図示せず）は同期信号発生器１１の出力側に接続されている。

第２の電波高度計ＡＬ´のプラグコネクタ２３´と第１の電波高度計ＡＬのレセプタクルコネクタ２２とがそれぞれオープンの場合、制御回路１４´の入力側の電位がハイレベルになる。これに対し、第２の電波高度計ＡＬ´のプラグコネクタ２３´に後述のワイヤハーネス３１のレセプタクルコネクタ３４が嵌合され、第１の電波高度計ＡＬのレセプタクルコネクタ２２にワイヤハーネス３１のプラグコネクタ３３が嵌合された場合（図１の状態）、制御回路１４´の入力側がワイヤハーネス３１を介して第１の電波高度計ＡＬのグランド側に接続され、制御回路１４´の入力側の電位がローレベルになる。このように第１、第２の電波高度計ＡＬ，ＡＬ´の第１レセプタクルコネクタ２２，２２´、プラグコネクタ２３，２３´がオープンか否かを検出することができる。

筐体２０にはレセプタクルコネクタ２２、プラグコネクタ２３が取り付けられている。

第１の電波高度計ＡＬと第２の電波高度計ＡＬ´とは１本のワイヤハーネス３１によって電気的に接続されている。ワイヤハーネス３１は、ハーネス３２と、このハーネスの一端に取り付けられたプラグコネクタ３３と、ハーネス３２の他端に取り付けられたレセプタクルコネクタ３４とからなる。プラグコネクタ３３は第１の電波高度計ＡＬのレセプタクルコネクタ２２又は第２の電波高度計ＡＬ´のレセプタクルコネクタ２２´に嵌合可能であり、レセプタクルコネクタ３４は第２の電波高度計ＡＬ´のプラグコネクタ２３´又は第１の電波高度計ＡＬのプラグコネクタ２３に嵌合可能である。

次に、この高度測定システムの動作を説明する。

例えば、図１に示すように、ワイヤハーネス３１のレセプタクルコネクタ３４が第２の電波高度計ＡＬ´のプラグコネクタ２３´に、プラグコネクタ３３が第１の電波高度計ＡＬのレセプタクルコネクタ２２にそれぞれ嵌合され、ワイヤハーネス３１のレセプタクルコネクタ３４が第１の電波高度計ＡＬのプラグコネクタ２３に、プラグコネクタ３３が第２の電波高度計ＡＬ´のレセプタクルコネクタ２２´にそれぞれ嵌合されていない場合、第１の電波高度計ＡＬでは、レセプタクルコネクタ３４がプラグコネクタ２３に嵌合されていないことを表す検出信号Ｓｄが制御回路１４に入力される。制御回路１４はその検出信号Ｓｄに基づいて可動接点１２１を固定接点１２２に接触させる制御信号Ｓｃを切替スイッチ１２の接点駆動部に出力し、可動接点１２１が固定接点１２２に接触する。その結果、同期信号発生器１１の同期パルス信号ＳＰが基準パルス発生回路１に出力されるとともに、ワイヤハーネス３１を介して第２の電波高度計ＡＬ´に出力される。

第１の電波高度計ＡＬの同期信号発生器１１の同期パルス信号ＳＰは基準パルス発生回路１に入力され、基準パルス発生回路１は同期パルス信号ＳＰの立上がりに同期して基準パルスＰを発生する（図２（ａ）、（ｂ）参照）。同期パルス信号ＳＰの立上がりから立下りまでの長さ（時間）は同期パルス信号ＳＰの繰返し周期ｔｆの半分である。同期パルス信号ＳＰの立上がりから立下りまでの長さは、第１の電波高度計ＡＬの測定可能な最高高度でヘリコプタが飛行しているとき、送信アンテナ３から送信された電波が地表面４で反射して受信アンテナ５で受信されるまでの時間ｔの倍以上である。

基準パルス発生回路１の基準パルスＰに同期して送信パルスＳがパルス送信回路２から送信され、その送信パルスＳに対応する電波Ｒ１が送信アンテナ３から地表面４へ送信される。基準パルスＰが基準パルス発生回路１から出力されてから時間Ｔａが経過した時点で送信パルスＳがパルス送信回路２から出力される（図２（ｃ）参照）。

送信アンテナ３から送信された電波Ｒ１が地表面４で反射し、反射波Ｒ２として受信アンテナ５に到達する。反射波Ｒ２は受信回路６に入力されて中間周波信号に変換され、反射波信号Ｒ３として出力される。

反射波信号Ｒ３は反射信号選択回路９に入力される。反射信号選択回路９は時間検出回路１０に反射波捕捉パルスＣを出力する。

反射信号選択回路９からの反射波捕捉パルスＣと基準パルス発生回路１からの基準パルスＰとは時間検出回路１０に入力され、両パルスの時間差ΔＴが検出され、その時間差ΔＴに対応する高度信号Ａが出力される。

一方、第２の電波高度計ＡＬ´では、ワイヤハーネス３１のレセプタクルコネクタ３４が第２の電波高度計ＡＬ´のプラグコネクタ２３´に嵌合されていることを表す検出信号Ｓｄ´が制御回路１４´に入力される。制御回路１４´はその検出信号Ｓｄ´に基づいて可動接点１２１´を固定接点１２３´に接触させる制御信号Ｓｃ´を切替スイッチ１２´の接点駆動部に出力し、可動接点１２１´が固定接点１２３´に接触する。その結果、第１の電波高度計ＡＬの同期信号発生器１１の同期パルス信号ＳＰがインバータ１３´に入力する。同期パルス信号ＳＰはインバータ１３´で反転される（図２（ｄ）参照）。その結果、基準パルス発生回路１´は第１の電波高度計ＡＬで発生した基準パルスＰよりも同期パルス信号ＳＰのパルス幅の分（時間）だけ遅れて基準パルスＰ´を発生し（図２（ｅ）参照）、その遅れ時間分だけパルス送信回路２´の送信パルスＳ´の出力タイミングが遅くなる（図２（ｆ）参照）。これ以後の第２の電波高度計ＡＬ´の動作は第１の電波高度計ＡＬと同様である。

したがって、第１の電波高度計ＡＬの送信アンテナ３から送信され、地表面４で反射した反射波Ｒ２が第２の電波高度計ＡＬ´で受信されることはない。

この実施形態によれば、同一周波数の電波を発する２つの電波高度計ＡＬ，ＡＬ´を使用したときに生じる電波の相互干渉を防ぐことができる。また、この実施形態では、同期パルス信号（ＳＰ又はＳＰ´）を第１、第２の電波高度計ＡＬ，ＡＬ´の一方から他方へ送るが、他方から一方へは送らないという簡単な構成が採用されている。したがって、筐体２０，２０´同士を２本のワイヤハーネスで接続する必要がない。

なお、図１の実施形態では第１の電波高度計ＡＬをマスタ側高度計として作動させ、第２の電波高度計ＡＬ´をスレーブ側高度計として作動させたが、ワイヤハーネス３１を一旦取り外し、そのワイヤハーネス３１のレセプタクルコネクタ３４を第１の電波高度計ＡＬのプラグコネクタ２３に、同ワイヤハーネス３１のプラグコネクタ３３を第２の電波高度計ＡＬ´のレセプタクルコネクタ２２´にそれぞれ接続すれば、第２の電波高度計ＡＬ´をマスタ側高度計として作動させ、第１の電波高度計ＡＬをスレーブ側高度計として作動させることができる。

また、図１の実施形態では、第１の電波高度計ＡＬの筐体２０、送信アンテナ３及び受信アンテナ５を機体の機首側に配置し、第２の電波高度計ＡＬ´の筐体２０´、送信アンテナ３´及び受信アンテナ５´を機体の後部側に配置して、第１の電波高度計ＡＬの筐体２０と第２の電波高度計ＡＬ´の筐体２０´とをワイヤハーネス３１を介して接続している。

なお、第１の電波高度計ＡＬの送信アンテナ３及び受信アンテナ５を機体の機首側に配置し、第２の電波高度計ＡＬ´の送信アンテナ３´及び受信アンテナ５´を機体の後部側に配置し、第１の電波高度計ＡＬの筐体２０と第２の電波高度計ＡＬ´の２０´とを機体の一箇所に集中配置して、両筐体２０，２０´同士をワイヤハーネスを介して接続することもできる。

更に、ワイヤハーネス３１のプラグコネクタ３３はプラグコネクタ２３，２３´と同様の構造を有しているとともに、レセプタクルコネクタ３４はレセプタクルコネクタ２２，２２´と同様の構造を有しているので、機体の一箇所に集中配置している場合、ワイヤハーネス３１を使用せずに、レセプタクルコネクタ２２とプラグコネクタ２３´と（又はレセプタクルコネクタ２２´とプラグコネクタ２３と）を嵌合させて、筐体２０，２０´同士を直接接続することもできる。

図１はこの発明の一実施形態に係る電波高度計を示すブロック図である。 図２は図１に示す電波高度計の動作を示すタイミングチャートである。 図３は電波高度計のコネクタとワイヤハーネスとの接続状態を検出する方法の一例を説明するための概念図である。

符号の説明

１，１´ 基準パルス発生回路（基準パルス発生手段）
２，２´ パルス送信回路（パルス送信手段）
３，３´ 送信アンテナ
５，５´ 受信アンテナ
６，６´ 受信回路（受信手段）
９，９´ 反射信号選択回路（反射信号選択手段）
１０，１０´ 時間検出回路（時間検出手段）
１１，１１´ 同期信号発生器（同期信号発生手段）
１２，１２´ 切替スイッチ（選択手段）
１３，１３´ インバータ（反転手段）
１４，１４´ 制御回路（選択手段制御手段）

Claims (2)

1. 電気的に接続される２つの電波高度計で構成される高度測定システムにおいて、
   各々の前記電波高度計は、
   所定の時間間隔で同期パルス信号を発生する同期信号発生手段と、
   前記同期パルス信号に基づいて基準パルスを発生する基準パルス発生手段と、
   前記基準パルスに同期して送信パルスを発生するパルス送信手段と、
   前記送信パルスを電波に変換して地表面に送信する送信アンテナと、
   前記地表面で反射した電波を受信する受信アンテナと、
   前記受信アンテナの出力を中間周波信号に変換して検波する受信手段と、
   前記受信手段の出力から所定の高度に対応する反射波信号を選択し、反射波パルスを出力する反射信号選択手段と、
   前記基準パルス発生手段からの前記基準パルスと前記反射信号選択手段からの前記反射波パルスとの時間差を検出し、その時間差に対応する高度信号を出力する時間検出手段と、
   前記２つの電波高度計が接続されたとき入力される接続相手の前記電波高度計の同期信号発生手段からの同期パルス信号を反転させる反転手段と、
   前記反転手段からの出力信号と自己の前記同期信号発生手段から出力された同期パルス信号とを選択的に前記基準パルス発生手段に入力させる選択手段と、
   前記２つの電波高度計が接続されたとき前記反転手段からの出力信号が前記基準パルス発生手段に入力するように前記選択手段を制御する選択手段制御手段と
   を備えていることを特徴とする高度測定システム。
2. 前記所定の時間間隔は、一方の前記電波高度計の受信手段によって本来受信されるべき反射波を他方の前記電波高度計の受信手段が認識できない程度にその反射波が減衰するだけの時間間隔であることを特徴とする請求項１に記載の高度測定システム。

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