JPH01263579A - 航空機搭載用レーダ装置 - Google Patents
航空機搭載用レーダ装置Info
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- JPH01263579A JPH01263579A JP63092404A JP9240488A JPH01263579A JP H01263579 A JPH01263579 A JP H01263579A JP 63092404 A JP63092404 A JP 63092404A JP 9240488 A JP9240488 A JP 9240488A JP H01263579 A JPH01263579 A JP H01263579A
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- Japan
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- multibeam
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000012876 topography Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 244000061354 Manilkara achras Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、航空機の低空飛行時の地形回避における地
形の認識時間の短縮に関するものである。
形の認識時間の短縮に関するものである。
第S図は従来の航空機搭載用地形回避レーダの構成を示
す図である。、(11は2個の近接した素子アンテナ、
aSはマジックT等で構成したハイブリッド回路、■
は2個の素子アンテナ(りとハイブリッド回路a傷から
構成されるモノパルスアンテナ、 anは局部発振器、
(2)はミキサ、 (1(lは!F増幅器、(至)は振
幅検波器、αDは位相検波器、(7)は高度差検出器、
舖はモノパルスアンテナc!lを制御するアンテナ制御
部である。
す図である。、(11は2個の近接した素子アンテナ、
aSはマジックT等で構成したハイブリッド回路、■
は2個の素子アンテナ(りとハイブリッド回路a傷から
構成されるモノパルスアンテナ、 anは局部発振器、
(2)はミキサ、 (1(lは!F増幅器、(至)は振
幅検波器、αDは位相検波器、(7)は高度差検出器、
舖はモノパルスアンテナc!lを制御するアンテナ制御
部である。
次に動作について説明する。
2個の近接した素子アンテナ+1)は、マジックT等で
構成したハイブリッド回路α[有]の2個のアームに接
続され、このハイブリッド回路α9の2個のアームに、
和および差の信号が現われる。この信号は、おのおのミ
キサ(2)において局部発振器(L、O。
構成したハイブリッド回路α[有]の2個のアームに接
続され、このハイブリッド回路α9の2個のアームに、
和および差の信号が現われる。この信号は、おのおのミ
キサ(2)において局部発振器(L、O。
:Local 0scillator)(2+)より
出力される周波数信号でミキシングされ、IF倍信号変
換後、IF増幅器σGに入力される。和および差のIF
’信号は9位相検出器a9に供給され、和および差のI
F倍信号比を求めることにより第8図に示すような。
出力される周波数信号でミキシングされ、IF倍信号変
換後、IF増幅器σGに入力される。和および差のIF
’信号は9位相検出器a9に供給され、和および差のI
F倍信号比を求めることにより第8図に示すような。
角度誤差信号に変換される。
差の信号の極性、いいかえれば角度誤差の極性は、和の
信号の位相と、差の信号の位相を比較して検出する。和
のチャンネルのIF倍信号、 As閏ωzyt で表わ
すと、差のチャンネルの信号は。
信号の位相と、差の信号の位相を比較して検出する。和
のチャンネルのIF倍信号、 As閏ωzyt で表わ
すと、差のチャンネルの信号は。
Adcesωxyttたは、−AdayIωytで表わ
され、アンテナ軸のどちら側に目標があるかでその極性
が決まる。−Ad(2)ω工yt=Ad可ω工y(t+
π)であるから、和の信号と同相か逆相かを検出するこ
とになる。
され、アンテナ軸のどちら側に目標があるかでその極性
が決まる。−Ad(2)ω工yt=Ad可ω工y(t+
π)であるから、和の信号と同相か逆相かを検出するこ
とになる。
次いで位相検波器aDより出力された角度誤差信号は高
度差検出器())とアンテナ制御部−に入力される。ア
ンテナ制御部fillに入力された角度誤差信号はアン
テナサーボ系を駆動する。
度差検出器())とアンテナ制御部−に入力される。ア
ンテナ制御部fillに入力された角度誤差信号はアン
テナサーボ系を駆動する。
またIF増幅器αGより出力される和の信号Σのみ振幅
検波器@に入力されレンジを計算する。振幅検波器(至
)より出力された距離信号は高度差検出器(7)に入力
される。
検波器@に入力されレンジを計算する。振幅検波器(至
)より出力された距離信号は高度差検出器(7)に入力
される。
次いで高度差検出器(7)では次の動作を行っている。
第4図のように前方の障害物はΣとΔを用いてモノパル
ス演算をすることにより、高い測角精度で垂直方向に分
離される。そして、ある水平方向の角度において、レン
ジをある間隔でサンプリングし、それぞれのレンジRK
における障害物Q4とアンテナ中心軸(アンテナから水
平に延びる軸)(ハ)とのオフセット角度Δθ(RK)
を測定する。これらの2つの情報であるレンジRK と
オフセット角度Δθ(I′、z)からΔH(Rc) =
RKtuΔθ(Rx )を計算することにより各レン
ジでのアンテナ中心軸からの高度差ΔH(RK)の情報
が得られ、レンジRKと高度差ΔH(RlC) を組
合せることにより地形の傾斜を知ることができた。そし
である角度範囲をもった水平方向を、−本のビームで走
査しながら同じ方法で信号処理をすることにより、全体
の地形を探知して、地形を回避していた。
ス演算をすることにより、高い測角精度で垂直方向に分
離される。そして、ある水平方向の角度において、レン
ジをある間隔でサンプリングし、それぞれのレンジRK
における障害物Q4とアンテナ中心軸(アンテナから水
平に延びる軸)(ハ)とのオフセット角度Δθ(RK)
を測定する。これらの2つの情報であるレンジRK と
オフセット角度Δθ(I′、z)からΔH(Rc) =
RKtuΔθ(Rx )を計算することにより各レン
ジでのアンテナ中心軸からの高度差ΔH(RK)の情報
が得られ、レンジRKと高度差ΔH(RlC) を組
合せることにより地形の傾斜を知ることができた。そし
である角度範囲をもった水平方向を、−本のビームで走
査しながら同じ方法で信号処理をすることにより、全体
の地形を探知して、地形を回避していた。
〔発明が解決しようとするIIIPり
従来の航空機搭載用レーダ装置の地形回避手段は以上の
ように構成されているので、フレーム内を一本のビーム
で走査しなければならず、地形を判断するのに時間がか
かり、障害物に衝突する危険がある。航空機が低空で飛
行する時、障害物をできるだけ早く発見すればそれだけ
迅速に地形を回避することができ、安全に飛行できるわ
けである。
ように構成されているので、フレーム内を一本のビーム
で走査しなければならず、地形を判断するのに時間がか
かり、障害物に衝突する危険がある。航空機が低空で飛
行する時、障害物をできるだけ早く発見すればそれだけ
迅速に地形を回避することができ、安全に飛行できるわ
けである。
この発明は上記のような課題を屏消するためになされた
もので、7エイズドアレイアンテナを並列処理すること
によシ多数のビームを形成することができλ′3特徴を
利用して、フレーム内を多数のビームで探知することに
より地形回避の対処時間を短縮できる筑空機搭載用レー
ダ装置である。
もので、7エイズドアレイアンテナを並列処理すること
によシ多数のビームを形成することができλ′3特徴を
利用して、フレーム内を多数のビームで探知することに
より地形回避の対処時間を短縮できる筑空機搭載用レー
ダ装置である。
この発明に係る航空機搭載用レーダ装置は、各素子の信
号を並列処理するために第1図に示す受信器を各素子に
各々とりつけ、!ルチビームを形成するために受信器の
後にデジタルマルチビーム形成手段をとシつけ、各レン
ジごとの受信信号を記憶するためにデジタルマルチビー
ム形成手段の後にメモリをとりつけたものである。
号を並列処理するために第1図に示す受信器を各素子に
各々とりつけ、!ルチビームを形成するために受信器の
後にデジタルマルチビーム形成手段をとシつけ、各レン
ジごとの受信信号を記憶するためにデジタルマルチビー
ム形成手段の後にメモリをとりつけたものである。
この発明においては、受信器に接続されたデジタルマル
チビーム形成手段によシマルチビームを形成し、メモリ
で各レンジビンの各帯域の受信信号を記憶し、マルチビ
ーム測角手段で49合う帯域の受信信号(和信号Eと差
信号l)よりモノパルス演算で角度信号に変換し、高度
差検出器で地形を判別する。
チビーム形成手段によシマルチビームを形成し、メモリ
で各レンジビンの各帯域の受信信号を記憶し、マルチビ
ーム測角手段で49合う帯域の受信信号(和信号Eと差
信号l)よりモノパルス演算で角度信号に変換し、高度
差検出器で地形を判別する。
以下0本発明の実施例を図について説明する。
第2図において、N個の素子アンテナ+1)で受信され
た高周波信号は、RFアンプ(8)で増幅された後、ミ
キサ(9)で中間周波数に変換され、再びIFアンプα
Qで増幅される。この中間周波数は位相検波器αDで位
相検波され、!チャンネル及びQチャンネルからなる複
素ビデオ信号に変換される。複素ビデオ信号はL P
F t13で帯域制限された後、A/D変換器a3でデ
ジタル複素ビデオ信号に変換され、さらにビーム形成の
際のサイドロープ低減のための重み付けが出力レベルV
@整器α讐で行われた後、デジタルマルチビーム形成手
段(4)へ入力される。
た高周波信号は、RFアンプ(8)で増幅された後、ミ
キサ(9)で中間周波数に変換され、再びIFアンプα
Qで増幅される。この中間周波数は位相検波器αDで位
相検波され、!チャンネル及びQチャンネルからなる複
素ビデオ信号に変換される。複素ビデオ信号はL P
F t13で帯域制限された後、A/D変換器a3でデ
ジタル複素ビデオ信号に変換され、さらにビーム形成の
際のサイドロープ低減のための重み付けが出力レベルV
@整器α讐で行われた後、デジタルマルチビーム形成手
段(4)へ入力される。
このとき、第2図に示すように、N個の素子アンテナの
並んでいる方向をX軸とし、高周波信号即ち電波の到来
方向とX軸とのなす角を電波の到来角度αとし、素子ア
ンテナ(1)の間隔をd、波長をλとすると、@合った
素子アンテナで受信される信号の位相差は、2π(da
1sα)/λとなるから。
並んでいる方向をX軸とし、高周波信号即ち電波の到来
方向とX軸とのなす角を電波の到来角度αとし、素子ア
ンテナ(1)の間隔をd、波長をλとすると、@合った
素子アンテナで受信される信号の位相差は、2π(da
1sα)/λとなるから。
マルチビーム形成手段(4)でに下記筒(11式%式%
(1) を計算することによって、αr =ay−’ (rλ/
Nd)に最大利得を有するビームをN本(r=−N/2
゜−N/2−)−1,・・・、0.・・−、N/2−1
)同時に形成できる。但し、第(!)式において、W
区はサイドローブ抑圧のための重み係数で、各アンテナ
素子(1)に接続された受信機(3)内の出力レベル調
整器Iで与えられる。との時、第r番目のビームのビー
ム幅δrは下記筒(2)式 %式% で与えられ、第r番目と第r −1番目のビームの間隔
Δαrは。
(1) を計算することによって、αr =ay−’ (rλ/
Nd)に最大利得を有するビームをN本(r=−N/2
゜−N/2−)−1,・・・、0.・・−、N/2−1
)同時に形成できる。但し、第(!)式において、W
区はサイドローブ抑圧のための重み係数で、各アンテナ
素子(1)に接続された受信機(3)内の出力レベル調
整器Iで与えられる。との時、第r番目のビームのビー
ム幅δrは下記筒(2)式 %式% で与えられ、第r番目と第r −1番目のビームの間隔
Δαrは。
Δαr=αr−αr−1=λ/N d flII(”
r (3)で与えられる。第(2)式のw#
f、重み係数WXによって決まる定数で、一般にQ、8
8〜1.3 程度に設定される。
r (3)で与えられる。第(2)式のw#
f、重み係数WXによって決まる定数で、一般にQ、8
8〜1.3 程度に設定される。
デジタルマルチビーム形成手段(4)によって、各周波
数成分毎にN本のマルチビームが形成され。
数成分毎にN本のマルチビームが形成され。
受信信号は各レンジビ/ごとにメモリ(5)に記憶され
、マルチビーム測角手段(6)へ入力される。マルチビ
ーム形成手段(9)で形成されたN本のマルチビームB
rtis第(1)式よ) ただしSk=■Vexp(j ・2πk(dcos’)
/λ)とおいた。
、マルチビーム測角手段(6)へ入力される。マルチビ
ーム形成手段(9)で形成されたN本のマルチビームB
rtis第(1)式よ) ただしSk=■Vexp(j ・2πk(dcos’)
/λ)とおいた。
隣接した2つのビームBrとBr−1は角αrとαr
−1を用いて、それぞれ。
−1を用いて、それぞれ。
で表現できる。
ここで、2つのビームの角度の平均値を心 とすると。
α、=(αr+αr−1)/ 2 − (71
となシ、ビーム間隔Δ(lfを用いて。
となシ、ビーム間隔Δ(lfを用いて。
α「=αr+Δαr / 2
(81αr−1=αr−Δαr / 2 −
(91で表現できる。このとき。
(81αr−1=αr−Δαr / 2 −
(91で表現できる。このとき。
(2)α「#仰αr−血αr+Δαr / 2 □
αG(2)αr−1#−αr十内α「QΔαr / 2
al)の近似式が成立する。第01式及
び第60式を第(5)式及び第(6)式へ代入して、2
つのビームの和Σ「と差Δrを求めると (2cf+s(πkddn:r lαr/λ))
−(13(2jdn(πkddndrΔαr/2))
□α3となる。即ちマルチビーム形成手段(4)よシ
出る信号は、第Ω式及び第63式で示される和信号Σr
と差信号Δrとを出力する。ΣrとΔrとは和・差信号
入力装置αジ と除算器a11 に入力され。
αG(2)αr−1#−αr十内α「QΔαr / 2
al)の近似式が成立する。第01式及
び第60式を第(5)式及び第(6)式へ代入して、2
つのビームの和Σ「と差Δrを求めると (2cf+s(πkddn:r lαr/λ))
−(13(2jdn(πkddndrΔαr/2))
□α3となる。即ちマルチビーム形成手段(4)よシ
出る信号は、第Ω式及び第63式で示される和信号Σr
と差信号Δrとを出力する。ΣrとΔrとは和・差信号
入力装置αジ と除算器a11 に入力され。
(2j血(Kkdg&+;rΔαr/λ)(2ccg(
fkdm;rΔαr/λ)が出力される。
fkdm;rΔαr/λ)が出力される。
今、電波の到来角度をαとし、αr=45’、 アン
テナ開口径Nd=32λ のアンテナを仮定すると、a
とBr及びBr−1の関係に第5図(イ)及び(ロ)で
表現でき、αと2つのビームの和信号Σrとの関係は第
6図、αと2つのビームの差信号Δrとの関係は第7図
、そしてαとlr/Xrとの関係は第8図で表現できる
。第S図〜第T図のグラフにおいて、横軸は電波の到来
角度αを単位(度)で表し。
テナ開口径Nd=32λ のアンテナを仮定すると、a
とBr及びBr−1の関係に第5図(イ)及び(ロ)で
表現でき、αと2つのビームの和信号Σrとの関係は第
6図、αと2つのビームの差信号Δrとの関係は第7図
、そしてαとlr/Xrとの関係は第8図で表現できる
。第S図〜第T図のグラフにおいて、横軸は電波の到来
角度αを単位(度)で表し。
縦軸は利得を単位(aB)で表す。また、第8図のグラ
フにおいて、横軸は電波の到来角度aを単位C9で表し
、縦軸はむ/Σrを無名数で表す。
フにおいて、横軸は電波の到来角度aを単位C9で表し
、縦軸はむ/Σrを無名数で表す。
第8図より明らかなように、Δr/Σrを求めることが
できれば、容易に電波の到来角度αを計測することがで
きる。
できれば、容易に電波の到来角度αを計測することがで
きる。
以上のように、マルチビーム測角手段(6)を用いると
とくよシ、電波の到来角度αを2つのビームの方向角α
r とαr −1との間で、高精度に計測できる。
とくよシ、電波の到来角度αを2つのビームの方向角α
r とαr −1との間で、高精度に計測できる。
なお、上記実施例では、素子アンテナがX軸方向に直線
状に並ぶリニア・アレーアンテナの場合について説明し
たが、素子アンテナがX及びY軸の2次元配列として平
面状に並ぶグラナ−・アレーアンテナの場合にも、X及
びY軸の両方向について上記実施例と同様の構成をとる
ことによって同様の効果が得られる。
状に並ぶリニア・アレーアンテナの場合について説明し
たが、素子アンテナがX及びY軸の2次元配列として平
面状に並ぶグラナ−・アレーアンテナの場合にも、X及
びY軸の両方向について上記実施例と同様の構成をとる
ことによって同様の効果が得られる。
このようにして同時に多数のビームが得られ。
測角精度の高いマルチビームを形成することによシ時間
の短縮が実現できる。モノパルス演算器で得られた角度
情報は従来の技術を使うことによフ高度差検出器(7)
に入力され、さらに距離情報も高度検出器(7)に入力
され高度差を検出し、地形が観測される。
の短縮が実現できる。モノパルス演算器で得られた角度
情報は従来の技術を使うことによフ高度差検出器(7)
に入力され、さらに距離情報も高度検出器(7)に入力
され高度差を検出し、地形が観測される。
以上のようにこの発明によれば、各素子アンテナに各々
受信器をとりつけ、並列に信号処理をすることによりマ
ルチビームが得られ、モノパルス演算器を構成すること
によ)測角精度が得られるので、高精度な地形の観測と
地形回避の時間の短縮が得られる効果がある。
受信器をとりつけ、並列に信号処理をすることによりマ
ルチビームが得られ、モノパルス演算器を構成すること
によ)測角精度が得られるので、高精度な地形の観測と
地形回避の時間の短縮が得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による航空機搭載用レーダ
の構成図、第2図は受信器の詳細な構成図、第3図は、
マルチビーム測角手段の詳細な構成図、!s4図は、航
空機搭載用レーダの地形回避の概念図、第5図〜第a図
はそれぞれこの発明の一実施例による航空機搭載用レー
ダ装置のモノパルス演算器の動作原理を説明するための
図、第9図は従来の航空機搭載用レーダ装置の動作原理
を説明するための図である。 (1)・・・素子アンテナ、(2)・・・アレイアンテ
ナ、(3)・・・受信器、(4)・・・デジタルマルチ
ビーム形成手段、 (5)・・・メモリ、(6)・・・
マルチビーム測角手段、())・・・高度差検出器、(
8)・・・RFアンプ、(9)・・・ミキサ、αF・・
IPアンプ、aト・・位相検波器、 aB・・・ローパ
スフィルター、a3・・・A/D変換器、a番・・・出
力レベル調整器、α9・・・加算器、舖・・・除算器、
1171・・・角度変換器。 αl・・・アンテナ制御部、αト・・ハイブリッド回路
、(至)・・・モノパルスアンテナ、(財)・・・局部
発振器、(2)・・・きキサ、(至)・・・振幅検波器
、 04・・・障害物、(ハ)・・・アンテナ中心軸。 なお1図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
の構成図、第2図は受信器の詳細な構成図、第3図は、
マルチビーム測角手段の詳細な構成図、!s4図は、航
空機搭載用レーダの地形回避の概念図、第5図〜第a図
はそれぞれこの発明の一実施例による航空機搭載用レー
ダ装置のモノパルス演算器の動作原理を説明するための
図、第9図は従来の航空機搭載用レーダ装置の動作原理
を説明するための図である。 (1)・・・素子アンテナ、(2)・・・アレイアンテ
ナ、(3)・・・受信器、(4)・・・デジタルマルチ
ビーム形成手段、 (5)・・・メモリ、(6)・・・
マルチビーム測角手段、())・・・高度差検出器、(
8)・・・RFアンプ、(9)・・・ミキサ、αF・・
IPアンプ、aト・・位相検波器、 aB・・・ローパ
スフィルター、a3・・・A/D変換器、a番・・・出
力レベル調整器、α9・・・加算器、舖・・・除算器、
1171・・・角度変換器。 αl・・・アンテナ制御部、αト・・ハイブリッド回路
、(至)・・・モノパルスアンテナ、(財)・・・局部
発振器、(2)・・・きキサ、(至)・・・振幅検波器
、 04・・・障害物、(ハ)・・・アンテナ中心軸。 なお1図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 複数の素子アンテナのそれぞれに接続された各受信機か
ら出力されるデジタル複素ビデオ信号よりマルチビーム
を形成するアンテナを用いた航空機搭載用レーダ装置に
おいて、上記各受信機から出力されるビデオ信号をマル
チビームに変換させるためのデジタルマルチビーム形成
手段と、このデジタルマルチビーム形成手段により出力
される隣接した2つのビームの和信号と差信号を入力し
、この2つの信号を除算する除算器と、除算器の出力を
電波の到来角度に変換する角度変換器とからなるマルチ
ビーム測角手段と、このマルチビーム測角手段により得
られた角度情報及びデジタル複素ビデオ信号より得られ
る距離情報を用いて、アンテナ中心軸とサンプリングさ
れた各レンジに対応する障害物との高度差を算出する高
度差検出手段とを備えたことを特徴とする航空機搭載用
レーダ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63092404A JPH01263579A (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 航空機搭載用レーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63092404A JPH01263579A (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 航空機搭載用レーダ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01263579A true JPH01263579A (ja) | 1989-10-20 |
Family
ID=14053477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63092404A Pending JPH01263579A (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 航空機搭載用レーダ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01263579A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03279885A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | 航空機搭載用レーダ装置 |
JPH04198790A (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-20 | Mitsubishi Electric Corp | 航空機搭載用レーダ装置 |
-
1988
- 1988-04-14 JP JP63092404A patent/JPH01263579A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03279885A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | 航空機搭載用レーダ装置 |
JPH04198790A (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-20 | Mitsubishi Electric Corp | 航空機搭載用レーダ装置 |
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