JPH04262287A - 航空機搭載用地形回避レーダ装置 - Google Patents

航空機搭載用地形回避レーダ装置

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JPH04262287A
JPH04262287A JP3001798A JP179891A JPH04262287A JP H04262287 A JPH04262287 A JP H04262287A JP 3001798 A JP3001798 A JP 3001798A JP 179891 A JP179891 A JP 179891A JP H04262287 A JPH04262287 A JP H04262287A
Authority
JP
Japan
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clutter
pattern
detector
radar
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP3001798A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazushige Sato
佐藤 一茂
Kenichi Takechi
武知 賢一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えば、航空機の動揺
によるアンテナ面の傾きにかかわることなく、特定高度
より上方に存在する障害物を正確に検出する航空機搭載
用地形回避レーダ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の航空機搭載用レーダ装置を
示す図であり、図において1は特定方向の空間に送信波
を送信し、反射波を受信するフェイズドアレイアンテナ
、2はアレイアンテナモジュールの位相制御により上記
フェイズドアレイアンテナ1のビーム指向を制御するビ
ーム制御器、3は上記フェイズドアレイアンテナ1で受
信された信号からモノパルスの和パターン(Σ)と差パ
ターン(Δ)信号を作るモノパルスコンパレータ、4は
上記フェイズドアレイアンテナ1へ送信部から信号を供
給し、受信信号を受信検波部へ供給するサーキュレータ
、5は高周波数(RF)を発生する安定局部発振器(S
TALO)、6は安定局部発振器(STALO)5の発
振周波数を送信パルス毎に変更する周波数アジリティ制
御器、7は送信パルスを形成するパルス変調器、8は上
記安定局部発振器(STALO)5とパルス変調器7か
ら送信波を発生するアップコンバータ、9は送信パルス
繰り返し周波数などのレーダ装置の制御タイミングを発
生するタイミング発生器、10は中間周波数(IF)を
発振するコヒーレント発生器(COHO)、11は上記
受信信号を上記安定局部発振器(STALO)5の高周
波数(RF)信号と混合して中間周波数に変換する混合
器、12は中間周波数受信信号を増幅するIFアンプ、
13は上記コヒーレント発生器(COHO)10の出力
と中間周波数受信信号からビデオ受信信号を出力する位
相検波器、14はビデオ受信信号をアナログからディジ
タルに変換するA/D変換器、15はレーダプラットフ
ォームの動揺を検波する慣性プラットフォームセンサ、
16は受信信号の振幅検出を行う振幅検出器、17は振
幅検出器16からの出力信号を各送信パルス毎に積分す
る積分器、20は積分器17からの出力信号からクラッ
タを検出するクラッタ検出器、21は上記クラッタ検出
器20で検出されたクラッタの距離における和パターン
(Σ)の受信信号と差パターン(Δ)の受信信号からレ
ーダプラットフォームの水平方向からクラッタとの成す
角を検出する測角器、22は上記クラッタ検出器20で
検出されたクラッタの距離における特定高度とレーダプ
ラットフォームの水平方向との成す角を算出する仰角算
出器、23は上記測角器21からのデータと仰角算出器
22からのデータとの比較を行い特定高度より上方に存
在する障害物を検出する障害物検出器、24はレーダの
制御を行うレーダ制御器である。
【0003】従来の航空機搭載用レーダ装置は以上のよ
うに構成され、図3においてレーダプラットフォーム2
7からビーム制御器2により障害物を検出したい高度と
距離方向にアンテナのメインビームが照射されるように
仰角C方向に向けて、フェイズドアレイアンテナ1から
送信波を放射し、地表面からの反射波をフェイズドアレ
イアンテナ1で受信して、モノパルスコンパレータ3で
和パターン(Σ)と差パターン(Δ)の受信信号を作成
し、和パターン(Σ)の受信信号のみサーキュレータ4
を通り、混合器11で和パターン(Σ)と差パターン(
Δ)の受信信号はそれぞれ、安定局部発振器(STAL
O)5からの信号で中間周波数に変換され、コヒーレン
ト発生器(COHO)10からの信号により位相検波器
13でビデオ受信信号に変換され、A/D変換器14で
ディジタル化される。振幅検出器16で和パターン(Σ
)の受信信号の振幅を検出し、積分器17で受信信号の
ゆらぎの成分を抑圧するために各送信パルス毎の受信振
幅の積分を行い、クラッタ検出器20で受信信号の雑音
レベルより大きい振幅を持つ信号をクラッタとしてその
距離を検出する。差パターン(Δ)の受信信号と和パタ
ーン(Σ)の受信信号から、Δ/Σの演算値とアンテナ
ボアサイト軸からの角度誤差の関係は、図4の曲線32
で示される。アンテナビーム幅31内では曲線32は近
似的に直線34とみなせるのでΔ/Σの演算値とアンテ
ナボアサイト軸からの角度誤差の関係は数1で表わせる
【0004】
【数1】
【0005】ただし、kは直線34の傾きの逆数を表わ
す係数、ΔIは差パターン(Δ)の実部、ΔQは差パタ
ーン(Δ)の虚部、ΔIは和パターン(Σ)の実部、Δ
Qは和パターン(Σ)の虚部である。
【0006】測角器21で検出されたクラッタの距離に
おいて数1の演算を行い、クラッタのアンテナボアサイ
ト軸からの角度誤差δθAを求め、アンテナボアサイト
軸の仰角Cから、数2によりクラッタの仰角θAを検出
する。
【0007】
【数2】
【0008】仰角算出器22で、クラッタ検出器20で
検波されたクラッタの距離における障害物を検出したい
特定高度zとレーダプラットフォームの水平方向との成
す角Dを数3により算出する。
【0009】
【数3】
【0010】障害物検出器23で、測角器21で検出さ
れたクラッタの仰角θAと仰角算出器22で算出した障
害物を検出したい特定高度zでの仰角との比較を行い、
D>θAならばクラッタは特定高度より下方にあるので
障害物とならず、D<θAならばクラッタは特定高度よ
り上方に存在する障害物として、検出することができる
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の航
空機搭載用レーダ装置では、機体に垂直な方向に差パタ
ーンを形成させていた。そのため、航空機がロールした
場合、図7のように差パターンが水平面に垂直とならな
いため、検出したい障害物を検知できない。
【0012】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたもので、地形回避のために特定高度より上方に
存在する障害物を航空機のロールに影響されることなく
正確に検出できる航空機搭載用地形回避レーダ装置を得
ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明にかかわる航空
機搭載用地形回避レーダ装置は、フェイズドアレイアン
テナ1のアレイアンテナモジュールの位相制御により、
図6のようなアッパービームパターン(ΣU)とローワ
ービームパターン(ΣL)を用いることによって、航空
機の動揺に影響されることなく水平面に垂直な方向に形
成される差パターンから、検出されたクラッタの仰角を
行い、クラッタが検出された距離に対応する障害物を検
出したい高度での仰角値と検出されたクラッタの測角値
との比較を行い、特定高度より上方に存在するアンテナ
ビーム内での障害物の検出を行う装置を提案するもので
ある。
【0014】
【作用】この発明においては、地形回避のために特定高
度より上方に存在する障害物を航空機の動揺に影響され
ることなく、正確に検出することができる。
【0015】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す図であり、
図において1〜2、4〜17、20〜24は上記従来装
置と全く同一のものである。18は積分器17より交互
に出力されるアッパービームパターン(ΣU)のエコー
信号とローワービームパターン(ΣL)のエコー信号の
一方をもう一方のエコー信号が出力されるまでたくわえ
るメモリ、19はメモリ18と積分器17からバスを介
して入力されるエコー信号のそれぞれを同時に演算処理
し和パターン(Σ)と差パターン(Δ)を出力するΣ&
Δ合成器24、あらかじめ作成されたグランドマップの
レーダ画像データと検出された障害物を合成しCRTへ
表示する表示制御器25、合成された上記の画像を表示
するCRT26である。
【0016】図3において、レーダプラットフォーム2
7からビーム制御器2により障害物を検出したい高度と
距離方向にアンテナボアサイト軸を指向してフェイズド
アレイアンテナ1からアッパービームとローワービーム
を交互に放射し、地表面からの反射波をフェイズドアレ
イアンテナ1で受信して、サーキュレータ4を通し、ア
ップコンバータ8で安定局部発振器(STALO)5か
らの信号で中間周波数に変換され、コヒーレント発生器
(COHO)9からの信号により位相検波器13でビデ
オ受信信号に変換され、A/D変換器14でディジタル
化される。振幅検出器16で受信信号の振幅を検出し、
積分器17で受信信号のゆらぎの成分を抑圧するために
各送信パルス毎の受信振幅の積分を行い、メモリ18で
積分器からのアッパービームとローワービームいずれか
一方の出力信号をたくわえ、Σ&Δ合成器19でメモリ
18と積分器17からバイパスを介して入力されるアッ
パービームとローワービームのエコー信号を演算処理し
て和パターン(Σ)と差パターン(Δ)を出力し、クラ
ッタ検出器20で受信信号の雑音レベルより大きい振幅
を持つ信号をクラッタとしてその距離を検出する。アッ
パービームパターン(ΣU)とローワービームパターン
(ΣL)の受信信号をΣ&Δ合成器にて和パターン(Σ
)と差パターン(Δ)の信号を生成し、差パターン(Δ
)と和パターン(Σ)からΔ/Σの演算値とアンテナボ
アサイト軸からの角度誤差の関係は、ほとんど図4の従
来の曲線32と同じである。アンテナビーム幅33内で
は曲線32は近似的に直線34とみなせるのでΔ/Σの
演算値とアンテナボアサイト軸からの角度誤差の関係は
数4で表わせる。
【0017】
【数4】
【0018】ただし、kは直線34の傾きの逆数を表わ
す係数は、|Σ|は和パターンの振幅、|Δ|は差パタ
ーンの振幅である。
【0019】以下、従来同様に演算することによりクラ
ッタを特定高度より上方に存在する障害物として検出す
ることができる。
【0020】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、フェイ
ズドアレイアンテナのアレイアンテナモジュールの位相
制御により常に水平面に対して垂直な仰角方向に振られ
るアッパービームとローワービームを用いて、航空機が
動揺しても水平面に垂直な差パターンを保つことにより
、特定高度より上方に存在する障害物を正確に検出する
ことができる。
【0021】また、モノパルス方式では、和チャンネル
と差チャンネルの2チャンネル分のハードウェアが必要
であったが、この発明では、交互にアッパービームパタ
ーン(ΣU)とローワービームパターン(ΣL)を送受
信するので、メインビームチャンネルの1チャンネル分
のハードウェアでよいためハードウェア量を減らすこと
ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す航空機搭載用地形回
避レーダ装置を示す図である。
【図2】従来の航空機搭載用地形回避レーダ装置を示す
図である。
【図3】両者共通のレーダプラットフォームと検出され
る障害物との幾可学的関係を示す図である。
【図4】従来の航空機搭載用地形回避レーダ装置の測角
器での算出値と角度誤差との関係を示す図である。
【図5】両者共通のアンテナボアサイト軸と障害物を検
出したい高度との関係を示した図である。
【図6】この発明の方式で航空機が常に形成するビーム
パターンを示す図である。
【図7】従来の方式で航空機がロールした時のビームパ
ターンの状態を示した図である。
【符号の説明】
1  フェイズドアレイアンテナ 2  ビーム制御器 4  サーキュレータ 5  安定局部発振器(STALO) 6  周波数アジリティ制御器 7  パルス変調器 8  アップコンバータ 9  タイミング発生器 10  コヒーレント発生器(COHO)11  混合
器 12  IFランプ 13  位相検波器 14  A/D変換器 15  慣性プラットフォームセンサ 16  振幅検出器 17  積分器 18  メモリ 19  Σ&Δ合成器 20  クラッタ検出器 21  測角器 22  仰角算出器 23  障害物検出器 24  表示制御器 25  CRT 26  レーダ制御器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  航空機の動揺に影響されることなく水
    平面に対して垂直な仰角方向に交互にアッパービームお
    よびローワービームを振って送信波を放射し、反射波を
    受信するフェイズドアレイアンテナと、アレイアンテナ
    モジュールの位相制御により、上記フェイズドアレイア
    ンテナの指向を制御するビーム制御器、上記フェイズド
    アレイアンテナへ送信部から信号を供給し、受信信号を
    受信検波部へ供給するサーキュレータ、高周波数(RF
    )を発生する安定局部発振器(STALO)、上記安定
    局部発振器(STALO)の発振周波数を送信パルス毎
    に変更する周波数アジリティ制御器、送信パルスを形成
    するパルス変調器、上記安定局部発振器(STALO)
    とパルス変調器から送信波を発生するアップコンバータ
    、送信パルス繰り返し周波数などのレーダ装置の制御タ
    イミングを発生するタイミング発生器、中間周波数(I
    F)を発生するコヒーレント発生器(COHO)、上記
    受信信号を上記安定局部発振器(STALO)の高周波
    数(RF)信号と混合して中間周波数に変換する混合器
    、中間周波数受信信号を増幅するIFアンプ、上記コヒ
    ーレント発生器(COHO)出力と中間周波数受信信号
    からビデオ受信信号を出力する位相検波器、ビデオ受信
    信号をアナログからディジタルに変換するA/D変換器
    、レーダプラッフォームの姿勢を検出する慣性プラット
    フォームセンサ、和パターン(Σ)の受信信号の振幅検
    出を行う振幅検出器、上記振幅検出器からの出力信号を
    各送信パルス毎に積分する積分器、上記積分器からのア
    ッパービームとローワービームいずれか一方の出力信号
    を蓄えるメモリ、上記アッパービームとローワービーム
    のエコー信号よりΣパターンとΔパターンを生成するΣ
    &Δ合成器、Σ&Δ合成器の出力信号のΣパターンから
    クラッタを検出するクラッタ検出器、クラッタ検出器で
    検出されたクラッタの距離における和パターン(Σ)の
    信号と差パターン(Δ)の信号からレーダプラットフォ
    ームの水平方向からクラッタとの成す角を検出する測角
    器、上記クラッタ検出器で検出されたクラッタの距離に
    おける特定高度とレーダプラットフォームの水平方向と
    の成す角を算出する仰角算出器、上記測角器殻のデータ
    とデータ仰角算出器からのデータとの比較を行い特定高
    度より上方に存在する障害物を検出する障害物検出器、
    あらかじめ作成されたグランドマップのレーダ画像デー
    タと検出された障害物を合成し、CRTへ表示する表示
    制御器、合成された画像を表示するCRT、レーダの制
    御を行うレーダ制御器とを備えたことを特徴とする航空
    機搭載用地形回避レーダ装置。
JP3001798A 1991-01-11 1991-01-11 航空機搭載用地形回避レーダ装置 Pending JPH04262287A (ja)

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