JPH0249672B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は近距離航法援助システムであるタカン
装置の方位情報監視装置に関する。

近距離航法援助システムとしてのタカン装置
は、航空機に地上局からの距離と方位情報とを提
供するものである。この距離の測定は、航空機か
ら質問パルスをランダムに発射し、地上局がこれ
を受信解読した後、応答パルスとして発射してい
る。従つて、航空機は質問パルスから応答パルス
までの時間を測定することにより測距することが
出来る。

次に方位情報の測定について図面により説明す
る。

第１図ａ〜ｇはTACAN装置の動作波形図で、
地上局の東側にある航空機（航空機から見た地上
局の方位270゜）の方位情報処理波形を示したもの
である。航空機は地上局から発射された15Hzと
135Hzの合成波による振幅変調波の受信検波信号
（第１図ａ）から15Hzバースト信号（第１図ｂ：
0゜基準方位信号）と135Hzバースト信号（第１図
ｅ：40゜基準方位信号）とを検出する。更に受信
検波信号Ａの包絡線信号を15Hzと135Hzフイルタ
ーに通すことによつて得られた15Hz可変方位信号
（第１図ｃ）と135Hz可変方位信号（第１図ｆ）の
正の増加方向における零クロス点信号（15Hz零ク
ロス点信号〔第１図ｄ〕と135Hz零クロス点信号
〔第１図ｇ〕）を検出する。このように検出された
15Hzバースト信号ｂから15Hz零クロス点信号ｄま
での電気角270゜が粗方位情報である。次に粗方位
のバーニアとして使用される135Hzバースト信号
ｅと135Hz零クロス点信号ｄとから同様に精方位
が測定できる。なお、この方位情報を安定にする
ため、地上局におけるパルス構成は3600パルス／
秒（バースト信号：900パルス／秒、応答パルス
とランダムパルスの和：2700パルス／秒）となつ
ている。

従来の監視装置は、第２図のブロツク図に示さ
れる。この図において、タカン装置１からの15Hz
と135Hzとの合成波で振幅変調されたパルス変調
波は、モニタ空中線２で受け受信回路３で受信検
波される。この受信検波信号は積分（ピークホー
ルド）されて振幅変調波を復調する包絡線発生回
路４と、15Hzと135Hzのフイルター回路５とを経
て位相検波回路６へ入力され、15Hzと135Hzのバ
ースト信号との位相差が求められる。この位相差
は制御表示回路７で規定値と比較され結果が外部
へ表示又は制御信号として出力される。

第３図はａ〜ｇは第２図の装置における各部の
波形図を示す。図において、第３図ａは受信検波
信号を示し、第３図ｂはその一部拡大図、第３図
ｃは受信検波信号ｂの積分信号、第３図ｄは積分
信号ｃをフイルタすることによつて得られた信号
をそれぞれ示す。

しかしながら、第３図ｂ〜ｄに対応して第３図
ｅ〜ｇに示すように、この種の包絡線発生回路
は、パルス振幅を積分（ピークホールド）してい
るため、ランダムに発射されるパルスの周期によ
り、タカン装置の15Hzと135Hzの変調波が一定で
も、復調包絡線が異なつたものとなり、結果とし
て位相が大幅にジツターしたり、大きな位相誤差
を発生し、方位精度に対する十分な確度が得られ
ないという欠点があつた。

本発明の目的は、このような欠点を解消し、簡
単な手法で、受信検波波形を直接波形解析するこ
とによつて、十分な安定な方位精度を得られるよ
うにした方位情報監視装置を提供することにあ
る。

本発明の方位情報監視装置の構成は、基地局か
ら送信されこの基地局の方位に関して第１の周波
数およびこの周波数の高周波により振幅変調され
たランダムパルス変調波を受けてこのランダムパ
ルス振幅信号を検波する受信手段と、この受信手
段からのランダムパルス振幅信号をランダムデジ
タル信号に変換するアナログデジタル変換手段
と、このアナログデジタル変換手段のランダムデ
ジタル信号から補間法により等分点のデジタル信
号を算出しこの等分点のデジタル信号の包絡線に
相当する前記第１の周波数およびその高周波の受
信波形のフーリエ係数を求めこのフーリエ係数を
算出して前記受信波形と基準波形との位相差を求
める波形解析手段と、この波形解析手段の位相差
出力を前記基地局の方位として表示する制御表示
手段とを含み構成される。

次に本発明を図面により詳細に説明する。

第４図ａ，ｂは本発明の一実施例のブロツク図
およびその波形解析回路のブロツク図である。図
において、アナログ・デジタル変換回路８および
波形解析回路９が本発明に関係する部分である。
受信回路３によつて受信検波されたパルス信号
は、アナログ・デジタル変換回路８により、パル
ス振幅に比例したデジタル信号に変換され、波形
解析回路９へ入力される。この波形解析回路９
は、第４図ｂに示すように、入力と出力のインタ
ーフエースと記録を行うメモリ入出力回路９１
と、計算処理を行うCPU回路９２と、信号処理
のタイミングを制御する制御回路９３と、時間の
基準となるクロツク発生回路９４とからなる構成
される。タカン装置から発射された15Hz及び135
Hzバースト信号と2700パルス／秒のランダムパル
ス（15Hz基本波の平均2゜毎に発生：360＝2700／15＝ 2゜）とをタカン空中線の１回転（15Hz）毎にその
振幅と発生時間とをメモリ入出力回路91に記録す
る。この場合、時間の基準は、制御回路９３によ
つて15Hzバースト信号の発生位置が0゜となるよう
に制御され、デジタル信号に変換された信号を逐
次記録してゆく。

次に、CPU回路９２と制御回路９３とによつ
て、分点法（2n＋１以上の等分割）における各
点の振幅y_oをその前後に記録されたサンプル値値
y_sから一次補間又はｎ次ラグランジ補間法により
算出し、原波形のフーリエ係数（直流分：A₀、
第ｎ次の高調波の正弦波成分振幅a_o、余弦波成分
振幅b_o）を求め原波形と15Hzバースト信号との位
相差_oを算出する。

このフーリエ係数が求まると原波形ｙ（ｔ）は
次式で表わせる。

ｙ（ｔ）＝A₀＋_∞ 〓ⁿ⁼¹ a_osin nwt＋_∞ 〓ⁿ⁼¹ b_ocos nwt＝A₀＋_∞ 〓ⁿ⁼¹ An sin（nwt＋n） 但し、An＝√ⁿ²＋²′ta_on＝bn／a_o、 タカン装置の場合発射される電波の波形ｙ（ｔ）
は次式のようになり、 ｙ（ｔ）＝A₀＋A₁sin（wt＋₁）＋A₉sin（9wt＋
₉） 基本波（15Hz）と９次高調波（135Hz）につい
て解析を行えば良いことが示される。

例えば、36等分割の場合、次式のようになる。

a₁−１／18｛（y₁＋y₁₇−y₁₉−y₃₅）sin10゜ ＋（y₂＋y₁₆−y₂₀−y₃₄）×sin20゜ ＋（y₃＋y₁₅−y₂₁−y₃₃）sin30゜ ＋（y₄＋y₁₄−y₂₂−y₃₂）sin40゜ ＋（y₅＋y₁₃−y₂₃−y₃₁）sin50゜ ＋（y₆＋y₁₂−y₂₄−y₃₀）sin60゜ ＋（y₇＋y₁₁−y₂₅−y₂₉）sin70゜ ＋（y₈＋y₁₀−y₂₆−y₂₈）sin80゜ ＋（y₉−y₂₇）｝ b₁−１／18｛（y₀−y₁₈） ＋（y₁−y₁₇−y₁₉＋y₃₅）cos10゜ ＋（y₂−y₁₆−y₂₀＋y₃₄）cos20゜ ＋（y₃−y₁₅−y₂₁＋y₃₃）cos30゜ ＋（y₄−y₁₄−y₂₂＋y₃₂）cos40゜ ＋（y₅−y₁₃−y₂₃＋y₃₁）cos50゜ ＋（y₆−y₁₂−y₂₄＋y₃₀）×cos60゜ ＋（y₇−y₁₁−y₂₅＋y₂₉）cos70゜ ＋（y₈−y₁₀−y₂₆＋y₂₈）cos80゜｝ a₉−１／18｛y₁＋y₅＋y₉＋y₁₃＋y₁₇ ＋y₂₁＋y₂₅＋y₂₉＋y₃₃−（y₃＋y₇ ＋y₁₁＋y₁₅＋y₁₉＋y₂₃＋y₂₇＋y₃₁＋y₃₅）｝ b₉−１／18｛y₄＋y₈＋y₁₂＋y₁₆＋y₂₀ ＋y₂₄＋y₂₈＋y₃₂＋y₃₆−（y₂＋y₆ ＋y₁₀＋y₁₄＋y₁₈＋y₂₂＋y₂₆ ＋y₃₀＋y₃₄）｝₁ −tan^-1b₁／a₁、₉−tan^-1b₉／a₉ すなわち、サンプル値y_sから分点法によつて求
めた値y_oと簡単な計算により係数a₁，b₁，a₉，b₉
を求め、位相₁と₉とを計算から求めることが
できる。

一般に、発生するパルスに変動分要素がある場
合、分点数（この場合、最大180まで可能）を大
きくすることによつて、解析精度を上げることが
できる。更に、分点数を２のベキ乗、すなわち６
４，１２８にすると高速フーリエ変換が可能とな
り、全体の乗算回数と、加減算回数も大幅に減少
させることができる。

本発明は、以上説明したように、受信検波され
たパルス振幅をデジタル信号に変換するアナロ
グ・デジタル交換回路と、変換されたデジタル信
号と15Hzバースト信号を0゜基準とした波形分析を
行う波形解析回路と、解析結果を出力する制御表
示回路とを具備することによつて、方位精度の確
度が向上され、分点数を２のベキ乗にすることに
よつて、高速フーリエ変換が可能となり、このた
め演算処理時間を大幅に短縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｇはタカン装置における方位情報の
測定原理を説明する波形図、第２図は従来のタカ
ン装置の受信系のブロツク図、第３図ａ〜ｇは第
２図の各部波形及び時間関係を示すタイミング
図、第４図ａ，ｂは本発明の一実施例を示すブロ
ツク図およびその波形解析回路のブロツク図であ
る。 図において、１……タカン装置、２……モニタ
空中線、３……受信回路、４……包絡線発生回
路、５……フイルター回路、６……位相検出回
路、７……制御表示回路、８……アナログ・デジ
タル変換回路、９……波形解析回路、９１……メ
モリ入出力回路、９２……CPU回路、９３……
制御回路、９４……クロツク発生回路、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基地局から送信されこの基地局の方位に関し
   て第１の周波数およびこの周波数の高周波により
   振幅変調されたランダムパルス変調波を受けてこ
   のランダムパルス振幅信号を検波する受信手段
   と、この受信手段からのランダムパルス信幅信号
   をランダムデジタル信号に変換するアナログデジ
   タル変換手段と、このアナログデジタル変換手段
   のランダムデジタル信号から補間法により等分点
   のデジタル信号を算出しこの等分点のデジタル信
   号の包絡線に相当する前記第１の周波数およびそ
   の高周波の受信波形のフーリエ係数を求めこのフ
   ーリエ係数を算出して前記受信波形と基準波形と
   の位相差を求める波形解析手段と、この波形解析
   手段の位相差出力を前記基地局の方位として表示
   する制御表示手段とを含む方位情報監視装置。