JPH0572325A - 統合形高度計兼ドツプラ速度センサ装置 - Google Patents
統合形高度計兼ドツプラ速度センサ装置Info
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- JPH0572325A JPH0572325A JP40879390A JP40879390A JPH0572325A JP H0572325 A JPH0572325 A JP H0572325A JP 40879390 A JP40879390 A JP 40879390A JP 40879390 A JP40879390 A JP 40879390A JP H0572325 A JPH0572325 A JP H0572325A
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- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】高度測定機能においては直接ＦＭ変調が用いら
れ、ドップラ航法検出機能においては正弦ＦＭ変調が用
いられる、統合形高度計兼ドップラ速度センサ装置を提
供する。 【構成】送信機部１は、直線ＦＭ変調を用いる高度計送
信機３及び正弦ＦＭ変調を用いるドップラ送信機５を含
む。送信信号はスイッチ９により交互にアンテナ１１に
供給され、送信される。受信信号はアンテナ１１からミ
クサー２１に入り、結合器２３から供給される送信信号
の１部と混合され、スイッチ２５を経てそれぞれ高度計
信号プロセッサ１７及びドップラ信号プロセッサ１９に
伝送される。スイッチ９及び２５はコンピュータ２７に
より制御されて連動して作動する。高度計信号プロセッ
サ１７及びドップラ信号プロセッサの出力はコンピュー
タ２７に入り、そこでは他の航法信号ＡＨＲＳ／ＩＮＳ
等とも統合処理されて機体の高度、速度の最終出力とな
る。
れ、ドップラ航法検出機能においては正弦ＦＭ変調が用
いられる、統合形高度計兼ドップラ速度センサ装置を提
供する。 【構成】送信機部１は、直線ＦＭ変調を用いる高度計送
信機３及び正弦ＦＭ変調を用いるドップラ送信機５を含
む。送信信号はスイッチ９により交互にアンテナ１１に
供給され、送信される。受信信号はアンテナ１１からミ
クサー２１に入り、結合器２３から供給される送信信号
の１部と混合され、スイッチ２５を経てそれぞれ高度計
信号プロセッサ１７及びドップラ信号プロセッサ１９に
伝送される。スイッチ９及び２５はコンピュータ２７に
より制御されて連動して作動する。高度計信号プロセッ
サ１７及びドップラ信号プロセッサの出力はコンピュー
タ２７に入り、そこでは他の航法信号ＡＨＲＳ／ＩＮＳ
等とも統合処理されて機体の高度、速度の最終出力とな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機用の統合形高度
計兼ドップラ速度センサ装置に関する。特に、本発明
は、高度計機能用として１つの波形を用い、またドップ
ラ速度センサ機能用として別の波形を用いる、そのよう
な装置に関する。
計兼ドップラ速度センサ装置に関する。特に、本発明
は、高度計機能用として１つの波形を用い、またドップ
ラ速度センサ機能用として別の波形を用いる、そのよう
な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、１９６６年３月８日公告のＦｒ
ｉｅｄによる米国特許第３，２３９，８３７号、１９７
１年１０月５日公告のＦｒａｓｕｒｅ外による米国特許
第３，６１１，３７０号、１９７５年１月１４日公告の
Ｄａｒｂｏｖｅｎ、Ｊｒ．による米国特許第３，８６
０，９２５号、１９８９年２月２１日公告のＦｏｓｋｅ
ｔ外による米国特許第４，８０６，９３５号、および１
９８６年６月１０日公告のＢｒｅｉｈｏｌｇ外による米
国特許第４，５９４，６７６号に記載されているよう
に、従来技術において統合形対地速度および高度測定装
置は公知である。
ｉｅｄによる米国特許第３，２３９，８３７号、１９７
１年１０月５日公告のＦｒａｓｕｒｅ外による米国特許
第３，６１１，３７０号、１９７５年１月１４日公告の
Ｄａｒｂｏｖｅｎ、Ｊｒ．による米国特許第３，８６
０，９２５号、１９８９年２月２１日公告のＦｏｓｋｅ
ｔ外による米国特許第４，８０６，９３５号、および１
９８６年６月１０日公告のＢｒｅｉｈｏｌｇ外による米
国特許第４，５９４，６７６号に記載されているよう
に、従来技術において統合形対地速度および高度測定装
置は公知である。
【０００３】第３，２３９，８３７号の特許には、統合
形対地速度および高度測定装置が教示されている。しか
し、第３，２３９，８３７号の特許における送信波は、
単一変調器により変調される。受信機においては、対地
速度出力と高度計出力とを発生するために別個のチャネ
ンが用いられる。
形対地速度および高度測定装置が教示されている。しか
し、第３，２３９，８３７号の特許における送信波は、
単一変調器により変調される。受信機においては、対地
速度出力と高度計出力とを発生するために別個のチャネ
ンが用いられる。
【０００４】第３，６１１，３７０号の特許にも、統合
形ドップラおよび高度計レーダが教示されている。第
３，６１１，３７０号の特許においては、送信機は、Ｉ
ＣＷ（断続形連続波）モードまたはＦＭ−ＣＷモードの
いずれかによって動作するように構成されている。選択
されるモードは、レーダの動作目的の距離の関数とな
る。
形ドップラおよび高度計レーダが教示されている。第
３，６１１，３７０号の特許においては、送信機は、Ｉ
ＣＷ（断続形連続波）モードまたはＦＭ−ＣＷモードの
いずれかによって動作するように構成されている。選択
されるモードは、レーダの動作目的の距離の関数とな
る。
【０００５】第３，８６０，９２５号の特許において
は、正弦ＦＭ変調の装置が用いられる。しかし、第３，
８６０，９２５号の特許においては、高度測定データ
は、周波数変調されたドップラ装置から抽出される。ド
ップラデータによって「補正された」データを有する別
個の変調波は用いられない。
は、正弦ＦＭ変調の装置が用いられる。しかし、第３，
８６０，９２５号の特許においては、高度測定データ
は、周波数変調されたドップラ装置から抽出される。ド
ップラデータによって「補正された」データを有する別
個の変調波は用いられない。
【０００６】第４，８０６，９３５号の特許において
は、第３，８６０，９２５号の特許の装置の改良が行な
われている。第４，８０６，９３５号の特許において
は、移相情報を含む反射信号に対して信号処理部分の閉
ループ動作を用いる。この場合も、第３，８６０，９２
５号の特許より本発明に近い内容を教示しているわけで
はない。
は、第３，８６０，９２５号の特許の装置の改良が行な
われている。第４，８０６，９３５号の特許において
は、移相情報を含む反射信号に対して信号処理部分の閉
ループ動作を用いる。この場合も、第３，８６０，９２
５号の特許より本発明に近い内容を教示しているわけで
はない。
【０００７】第４，５９４，６７６号の特許は、対地速
度の計算に出力を使用されるＦＭ−ＣＷレーダ高度計を
教示しているので、そのことのみへの関心から取上げら
れたものである。
度の計算に出力を使用されるＦＭ−ＣＷレーダ高度計を
教示しているので、そのことのみへの関心から取上げら
れたものである。
【０００８】距離および速度を測定するための他のレー
ダ技術も存在し、高精度で距離または速度のいずれかを
測定するための波形が選択されうることは公知である。
これらの測定を同時に１つの波形によって、しかも高い
精度で、行なうことは不可能であることも公知である。
このような波形が存在しないことは立証されている。し
かし、最近の研究においては、与えられた状況において
最良の可能な妥協を与える、微妙な波形を求めている。
ダ技術も存在し、高精度で距離または速度のいずれかを
測定するための波形が選択されうることは公知である。
これらの測定を同時に１つの波形によって、しかも高い
精度で、行なうことは不可能であることも公知である。
このような波形が存在しないことは立証されている。し
かし、最近の研究においては、与えられた状況において
最良の可能な妥協を与える、微妙な波形を求めている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、従
来技術の欠点を克服する装置を提供することを目的とす
る。本発明のさらに特殊な目的は、１つの波形を用いる
高度測定機能と、別の波形を用いるドップラ航法検出機
能とを組合わせる妥協的な解決を提供することである。
来技術の欠点を克服する装置を提供することを目的とす
る。本発明のさらに特殊な目的は、１つの波形を用いる
高度測定機能と、別の波形を用いるドップラ航法検出機
能とを組合わせる妥協的な解決を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明においては、航空
機用の統合形高度計兼ドップラ速度センサ装置が提供さ
れ、この装置は、航空機の速度の測定に用いられる、今
後ドップラ周波数変調送信信号と呼ばれる、第１周波数
変調信号を発生するためのドップラ送信機と、
機用の統合形高度計兼ドップラ速度センサ装置が提供さ
れ、この装置は、航空機の速度の測定に用いられる、今
後ドップラ周波数変調送信信号と呼ばれる、第１周波数
変調信号を発生するためのドップラ送信機と、
【００１１】前記航空機の高度の測定に用いられる、前
記第１信号とは異なる、今後高度計周波数変調送信信号
と呼ばれる、第２周波数変調信号を発生するための高度
計送信機と、
記第１信号とは異なる、今後高度計周波数変調送信信号
と呼ばれる、第２周波数変調信号を発生するための高度
計送信機と、
【００１２】前記両信号の送信を交互に行ない、また両
反射信号の受信を行なうためのアンテナ装置と、反射さ
れた高度計周波数変調送信信号におけるドップラ偏移の
効果が、反射されたドップラ周波数変調送信信号に少な
くとも部分的に依存して実実的に補正されうるように、
前記両反射信号を処理するための手段と、を含む。
反射信号の受信を行なうためのアンテナ装置と、反射さ
れた高度計周波数変調送信信号におけるドップラ偏移の
効果が、反射されたドップラ周波数変調送信信号に少な
くとも部分的に依存して実実的に補正されうるように、
前記両反射信号を処理するための手段と、を含む。
【００１３】本発明は、反射ドップラＦＭ信号から得ら
れたデータが、反射高度計ＦＭ信号のドップラ偏移を補
正するために利用されるように、２つの反射信号が処理
されうるようにする。
れたデータが、反射高度計ＦＭ信号のドップラ偏移を補
正するために利用されるように、２つの反射信号が処理
されうるようにする。
【００１４】前記高度計送信機は、直線周波数変調信号
を送信するように構成され、前記ドップラ送信機は正弦
周波数変調信号を送信するように構成されると有利であ
る。
を送信するように構成され、前記ドップラ送信機は正弦
周波数変調信号を送信するように構成されると有利であ
る。
【００１５】好ましくは、統合形高度計兼ドップラ速度
センサ装置は、高度計送信機およびドップラ送信機を含
む送信機部と、前記高度計送信器を周波数変調して、高
度計周波数変調送信信号を発生せしめるための高度計変
調器手段と、
センサ装置は、高度計送信機およびドップラ送信機を含
む送信機部と、前記高度計送信器を周波数変調して、高
度計周波数変調送信信号を発生せしめるための高度計変
調器手段と、
【００１６】前記ドップラ送信機を周波数変調して、ド
ップラ周波数変調送信信号を発生せしめるためのドップ
ラ変調器手段と、送信および受信アンテナ装置と、
ップラ周波数変調送信信号を発生せしめるためのドップ
ラ変調器手段と、送信および受信アンテナ装置と、
【００１７】前記高度計送信機および前記ドップラ送信
機を前記アンテナ装置に、所定のドップラサイクル／高
度計サイクルシーケンスにより接続するための第１手段
と、を備えており、それによって、前記高度計周波数変
調送信信号および前記ドップラ周波数変調信号が、前記
所定のシーケンスにより前記アンテナ装置から送信され
るようになっており、さらに前記統合形高度計兼ドップ
ラ速度センサ装置が、受信機部を備えており、該受信機
部が、
機を前記アンテナ装置に、所定のドップラサイクル／高
度計サイクルシーケンスにより接続するための第１手段
と、を備えており、それによって、前記高度計周波数変
調送信信号および前記ドップラ周波数変調信号が、前記
所定のシーケンスにより前記アンテナ装置から送信され
るようになっており、さらに前記統合形高度計兼ドップ
ラ速度センサ装置が、受信機部を備えており、該受信機
部が、
【００１８】２つの入力および１つの出力を有するミク
サ手段であって、１つの該入力が前記両反射信号を前記
アンテナ装置から前記所定シーケンスによって受信する
ように該アンテナ装置に結合せしめられている該ミクサ
手段と、
サ手段であって、１つの該入力が前記両反射信号を前記
アンテナ装置から前記所定シーケンスによって受信する
ように該アンテナ装置に結合せしめられている該ミクサ
手段と、
【００１９】入力および出力を有するカップラ手段であ
って、該入力が前記接続するための第１手段に接続され
ており、該出力が前記ミクサ手段の他の入力に接続され
ていることによって、前記高度計周波数変調送信信号お
よび前記ドップラ周波数変調送信信号を該ミクサ手段の
該他の入力に前記所定のドップラサイクル／高度計サイ
クルシーケンスにより供給する前記カップラ手段と、
って、該入力が前記接続するための第１手段に接続され
ており、該出力が前記ミクサ手段の他の入力に接続され
ていることによって、前記高度計周波数変調送信信号お
よび前記ドップラ周波数変調送信信号を該ミクサ手段の
該他の入力に前記所定のドップラサイクル／高度計サイ
クルシーケンスにより供給する前記カップラ手段と、
【００２０】入力および出力を有する高度計信号プロセ
ッサおよび入力および出力を有するドップラ信号プロセ
ッサと、前記ミクサ手段の前記出力を、前記高度計信号
プロセッサの前記入力および前記ドップラ信号プロセッ
サの前記入力に、前記所定のドップラサイクル／高度計
サイクルシーケンスによって接続するための第２手段
と、を含み、
ッサおよび入力および出力を有するドップラ信号プロセ
ッサと、前記ミクサ手段の前記出力を、前記高度計信号
プロセッサの前記入力および前記ドップラ信号プロセッ
サの前記入力に、前記所定のドップラサイクル／高度計
サイクルシーケンスによって接続するための第２手段
と、を含み、
【００２１】前記接続するための第１手段と、前記接続
するための第２手段とが、実質的に同時に動作するよう
に構成されており、前記両信号プロセッサの前記出力が
コンピュータに接続されており、前期高度計周波数変調
送信信号は前記ドップラ周波数変調送信信号と異なって
いる。
するための第２手段とが、実質的に同時に動作するよう
に構成されており、前記両信号プロセッサの前記出力が
コンピュータに接続されており、前期高度計周波数変調
送信信号は前記ドップラ周波数変調送信信号と異なって
いる。
【００２２】本発明の第１の特徴は、高度測定機能にお
いては直接ＦＭ変調が用いられ、ドップラ航法検出機能
においては正弦ＦＭ変調が用いられる、統合形高度計兼
ドップラ速度センサ装置を提供していることである。
いては直接ＦＭ変調が用いられ、ドップラ航法検出機能
においては正弦ＦＭ変調が用いられる、統合形高度計兼
ドップラ速度センサ装置を提供していることである。
【００２３】本発明においては、２つの相異なる波形が
順次用いられる。
順次用いられる。
【００２４】
【実施例】本発明を、添付図面を参照しつつ以下に詳述
する。添付図面において、航空機により担持される本発
明の装置は、直線ＦＭ出力を発生する高度計送信機３
と、正弦ＦＭ出力を発生するドップラ送信機５とを有す
る、全体が１に図示された送信機部を含む。高度計送信
機と、ドップラ送信機との両出力は、スイッチ９を経て
順次アンテナ装置１１に接続される。このアンテナ装置
は、好ましくは、例えば米国特許第３，８６０，９２５
号の図２に示されているように、相異なる鉛直角を有す
る複数のビームを形成するビーム形成回路網を有するも
のとする。本発明においては、第３，８６０，９２５号
特許に示されている３ビームの代わりに、４ビームが形
成される。
する。添付図面において、航空機により担持される本発
明の装置は、直線ＦＭ出力を発生する高度計送信機３
と、正弦ＦＭ出力を発生するドップラ送信機５とを有す
る、全体が１に図示された送信機部を含む。高度計送信
機と、ドップラ送信機との両出力は、スイッチ９を経て
順次アンテナ装置１１に接続される。このアンテナ装置
は、好ましくは、例えば米国特許第３，８６０，９２５
号の図２に示されているように、相異なる鉛直角を有す
る複数のビームを形成するビーム形成回路網を有するも
のとする。本発明においては、第３，８６０，９２５号
特許に示されている３ビームの代わりに、４ビームが形
成される。
【００２５】本発明の装置はまた、高度計信号プロセッ
サ１７と、ドップラ信号プロセッサ１９とを有する、受
信機部１５をも含む。アンテナ装置からの反射信号は、
ミクサ２１の１入力に供給される。このミクサの第２入
力には、カップラ２３を経て送信信号が供給される。
サ１７と、ドップラ信号プロセッサ１９とを有する、受
信機部１５をも含む。アンテナ装置からの反射信号は、
ミクサ２１の１入力に供給される。このミクサの第２入
力には、カップラ２３を経て送信信号が供給される。
【００２６】ミクサ２１の出力は、スイッチ２５を経て
順次、高度計信号プロセッサ１７と、ドップラ信号プロ
セッサ１９とへ供給される。図からわかるように、スイ
ッチ９および２５は、同期して動作するように連結され
ているので、アーム９ｃが端子９ａに接続された時には
アーム２５ｃは端子２５ａに接続され、アーム９ｃが端
子９ｄに接続された時にはアーム２５ｃは端子２５ｄに
接続される。プロセッサ１７および１９の出力は、コン
ピュータ２７へ供給される。
順次、高度計信号プロセッサ１７と、ドップラ信号プロ
セッサ１９とへ供給される。図からわかるように、スイ
ッチ９および２５は、同期して動作するように連結され
ているので、アーム９ｃが端子９ａに接続された時には
アーム２５ｃは端子２５ａに接続され、アーム９ｃが端
子９ｄに接続された時にはアーム２５ｃは端子２５ｄに
接続される。プロセッサ１７および１９の出力は、コン
ピュータ２７へ供給される。
【００２７】コンピュータ２７にはまた、高度および機
首方位基準装置／慣習航法装置（ＡＨＲＳ／ＩＮＳ）か
らのデータも供給される。このコンピュータの１つの出
力はスイッチ９および２５へ供給されてそれらの動作を
制御し、またこのコンピュータの第２出力は、後述の理
由により、高度計送信機３への供給される。
首方位基準装置／慣習航法装置（ＡＨＲＳ／ＩＮＳ）か
らのデータも供給される。このコンピュータの１つの出
力はスイッチ９および２５へ供給されてそれらの動作を
制御し、またこのコンピュータの第２出力は、後述の理
由により、高度計送信機３への供給される。
【００２８】次に、図２Ａおよび図２Ｂにおいて、高度
計送信機は、ＲＦ発振器５１と、正弦波発生器を含む変
調器とを備えていることがわかる。次に、図３Ａおよび
図３Ｂにおいて、高度計信号プロセッサは、増幅器１７
１と、低域フィルタ１７３と、ＤＳＰ（ディジタル信号
プロセッサ）１７５とを含む。このＤＳＰは、極めて高
速で、高速フーリェ変換（ＦＦＴ）を行なう、Ｔｅｘａ
ｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＴＭＳ ３２０Ｃ２５のよ
うなチップである。もちろん、もしコンピュータが十分
に高速のものならば、ＤＳＰはプロセッサ内に必要では
ない。ドップラ信号プロセッサもまた同様に、増幅器１
９１と、低域フィルタ１９３と、ＤＳＰ１９５とを含
む。
計送信機は、ＲＦ発振器５１と、正弦波発生器を含む変
調器とを備えていることがわかる。次に、図３Ａおよび
図３Ｂにおいて、高度計信号プロセッサは、増幅器１７
１と、低域フィルタ１７３と、ＤＳＰ（ディジタル信号
プロセッサ）１７５とを含む。このＤＳＰは、極めて高
速で、高速フーリェ変換（ＦＦＴ）を行なう、Ｔｅｘａ
ｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＴＭＳ ３２０Ｃ２５のよ
うなチップである。もちろん、もしコンピュータが十分
に高速のものならば、ＤＳＰはプロセッサ内に必要では
ない。ドップラ信号プロセッサもまた同様に、増幅器１
９１と、低域フィルタ１９３と、ＤＳＰ１９５とを含
む。
【００２９】動作に際しては、コンピュータ２７はスイ
ッチ９および２５を制御して、ドップラサイクル等を順
次行なう。通常は、ドップラサイクルにおいては、正弦
ＦＭ波がアンテナ装置のそれぞれのビームに沿って送信
され、それぞれの送信信号からの反射信号が受信機によ
り受信されて、例えは米国特許第３，８６０，９２５号
に説明されているようにしてドップラ偏移ＷD を計算す
るためのデータを与える。高度計サイクルにおいては、
直線ＦＭ波が、アンテナ装置のあらかじめ選択された単
一ビームに沿って送信され、反射信号は航空機の高度を
計算するためのデータを与える。高度計サイクル中に得
られたデータは、後にわかるように、そのデータから分
離できないドップラ偏移を含むので、ドップラサイクル
中に計算されたドップラ偏移を高度計サイクルの計算値
から減算する。ドップラサイクルによって計算されたド
ップラ偏移は、高度計サイクルのドップラ偏移の極めて
良い推定値を与える。
ッチ９および２５を制御して、ドップラサイクル等を順
次行なう。通常は、ドップラサイクルにおいては、正弦
ＦＭ波がアンテナ装置のそれぞれのビームに沿って送信
され、それぞれの送信信号からの反射信号が受信機によ
り受信されて、例えは米国特許第３，８６０，９２５号
に説明されているようにしてドップラ偏移ＷD を計算す
るためのデータを与える。高度計サイクルにおいては、
直線ＦＭ波が、アンテナ装置のあらかじめ選択された単
一ビームに沿って送信され、反射信号は航空機の高度を
計算するためのデータを与える。高度計サイクル中に得
られたデータは、後にわかるように、そのデータから分
離できないドップラ偏移を含むので、ドップラサイクル
中に計算されたドップラ偏移を高度計サイクルの計算値
から減算する。ドップラサイクルによって計算されたド
ップラ偏移は、高度計サイクルのドップラ偏移の極めて
良い推定値を与える。
【００３０】高度計サイクルの計算値は、航空機から地
面までの送信ビームに沿った距離を表わす。航空機の高
度は、航空機から地面までの鉛直距離であるから、計算
された距離には、アンテナビームと局所的鉛直線との間
の角の余弦を乗じなくてはならない。この後者の計算値
もまた、航空機のピッチ角およびロール角を考慮して修
正する必要がある。コンピュータがＡＨＲＳ／ＩＮＳ入
力を有するのは、この目的のためである。
面までの送信ビームに沿った距離を表わす。航空機の高
度は、航空機から地面までの鉛直距離であるから、計算
された距離には、アンテナビームと局所的鉛直線との間
の角の余弦を乗じなくてはならない。この後者の計算値
もまた、航空機のピッチ角およびロール角を考慮して修
正する必要がある。コンピュータがＡＨＲＳ／ＩＮＳ入
力を有するのは、この目的のためである。
【００３１】ドップラ航法装置においては、ドップラ周
波数偏移は、地面および航空機座標における航空機速度
に換算される。同様にして、ＡＨＲＳまたはＩＮＳデー
タは、航空機座標から局所レベルの地球座標への速度変
換を可能ならしめる。これもまた、Ｆｒｉｅｄの特許に
記載されており、公知である。
波数偏移は、地面および航空機座標における航空機速度
に換算される。同様にして、ＡＨＲＳまたはＩＮＳデー
タは、航空機座標から局所レベルの地球座標への速度変
換を可能ならしめる。これもまた、Ｆｒｉｅｄの特許に
記載されており、公知である。
【００３２】高度計サイクルにおいては、直線ＦＭ送信
機は、次の送信形を発生する。
機は、次の送信形を発生する。
【００３３】
【数１】 Ｔ（ｔ）＝ｓｉｎ（Ｗc * ｔ＋ｕ／２* ｔ**
２） ただし、 Ｗc ＝搬送周波数 ｕ ＝直線ＦＭ掃引速度 ｔ**２＝ｔの代数的２乗
２） ただし、 Ｗc ＝搬送周波数 ｕ ＝直線ＦＭ掃引速度 ｔ**２＝ｔの代数的２乗
【数２】 である。ドップラ偏移がない場合を考えると、受信波形
は
は
【数３】 Ｒ（ｔ）＝ｓｉｎ（Ｗc * （ｔ−Ｔ）＋ｕ／
２* （ｔ−Ｔ）**２）となる。ただし、 Ｔ＝往復伝搬の合計時間 である。
２* （ｔ−Ｔ）**２）となる。ただし、 Ｔ＝往復伝搬の合計時間 である。
【００３４】送信波形と受信波形とは次にミクサ２１内
において混合され、増幅器１７１および低域フィルタ１
７３へ供給される。低域フィルタの出力は、
において混合され、増幅器１７１および低域フィルタ１
７３へ供給される。低域フィルタの出力は、
【数４】 ｘ（ｔ）＝ｓｉｎ（（ｕ* Ｔ）* ｔ） となり、
【数５】 Ｗr ＝ｕ* Ｔ＝距離によるビート周波数 および
【数６】 となる。ただし、
【数７】 ｃ＝光速度 である。
【００３５】ＤＳＰのハードウェアは、ドップラ周波数
を評価するとともに、Ｗr をも評価し、パラメータｕは
既知である。従って、距離の計算は明確に行なわれる。
を評価するとともに、Ｗr をも評価し、パラメータｕは
既知である。従って、距離の計算は明確に行なわれる。
【００３６】上述のことは全て公知であるが、ドップラ
周波数偏移が存在する場合は、複雑性が生じる。前述の
ように、ドップラ周波数偏移は、以上において計算され
た距離からは分離されえない。
周波数偏移が存在する場合は、複雑性が生じる。前述の
ように、ドップラ周波数偏移は、以上において計算され
た距離からは分離されえない。
【００３７】この問題を解くために、ドップラ偏移が存
在することにより、受信信号が
在することにより、受信信号が
【数８】 Ｒ（ｔ）＝ｓｉｎ（（Ｗc ＋ＷD ) * ( ｔ−
Ｔ）＋ｕ／２* ( ｔ−Ｔ）**２） となった場合について考察する。ただし、
Ｔ）＋ｕ／２* ( ｔ−Ｔ）**２） となった場合について考察する。ただし、
【数９】 ＷD ＝搬送波のドップラ周波数偏移である。
【００３８】ドップラ偏移した受信波は、ミクサ２１に
おいて送信波と混合されて、増幅器１７１および低域フ
ィルタ１７３へ供給される。この低域フィルタの出力
は、
おいて送信波と混合されて、増幅器１７１および低域フ
ィルタ１７３へ供給される。この低域フィルタの出力
は、
【数１０】 Ａ（ｔ）＝ｓｉｎ（（ＷD ＋ｕ* Ｔ）
* ｔ）となる。ただし、
* ｔ）となる。ただし、
【数１１】 Ｗb ＝ＷD ＋ｕ* Ｔ＝高度計ビート周波数 である。
【００３９】上記の計算からドップラ偏移を除去するた
めに、コンピュータは、ドップラサイクル中に計算を行
なった後に、すでにそのメモリ内に記憶されているドッ
プラ偏移ＷD の値を用いて、次の計算を行なう。
めに、コンピュータは、ドップラサイクル中に計算を行
なった後に、すでにそのメモリ内に記憶されているドッ
プラ偏移ＷD の値を用いて、次の計算を行なう。
【数１２】 Ｗb ＝ｕ* Ｔ＋｜ＷD ｜ である場合に限り、
【数１３】
【００４０】ランプ発生器３３は、正の（周波数が増大
して行く）傾きまたは負の傾きを発生するように制御さ
れうる。この制御はコンピュータ２７によって行なわれ
る。正または負の傾きの選択は、上記「である場合に限
り」という条件が満たされるか否かを左右するものであ
り、この条件が常に満たされることを保証するためには
次の規則が守られなくてはならない。 規則 イ．もしドップラ周波数偏移が負であれば、正の傾きの
ランプを用いる。 ロ．もしドップラ周波数偏移が正であれば、負の傾きの
ランプを用いる。
して行く）傾きまたは負の傾きを発生するように制御さ
れうる。この制御はコンピュータ２７によって行なわれ
る。正または負の傾きの選択は、上記「である場合に限
り」という条件が満たされるか否かを左右するものであ
り、この条件が常に満たされることを保証するためには
次の規則が守られなくてはならない。 規則 イ．もしドップラ周波数偏移が負であれば、正の傾きの
ランプを用いる。 ロ．もしドップラ周波数偏移が正であれば、負の傾きの
ランプを用いる。
【００４１】もし、この規則が用いられれば、高度計ビ
ート周波数は常に
ート周波数は常に
【数１４】 Ｗb ＝ｕ* Ｔ＋｜ＷD ｜ となる。ただし、｜ＷD ｜はＷD の絶対値を表す。従っ
て、距離による周波数成分は常に
て、距離による周波数成分は常に
【数１５】 ｕ＊Ｔ＝Ｗr ＝Ｗb −｜ＷD ｜・ となる。
【００４２】上記規則が確実に守られるように、コンピ
ュータは、ドップラサイクル中に決定されたドップラ偏
移の極性（＋ｖｅまたは−ｖｅ）を検出するようにプロ
グラムされていて、ドップラ偏移が負である時には正の
ランプを、ドップラ偏移が正である時には負のランプを
発生するように、ランプ発生器３３を制御する。
ュータは、ドップラサイクル中に決定されたドップラ偏
移の極性（＋ｖｅまたは−ｖｅ）を検出するようにプロ
グラムされていて、ドップラ偏移が負である時には正の
ランプを、ドップラ偏移が正である時には負のランプを
発生するように、ランプ発生器３３を制御する。
【００４３】以上においては、特定の実施例を説明して
きたが、これは本発明を説明する目的のもので、本発明
を限定する目的のものではない。本技術分野に精通する
者が容易に着想するさまざまな改変は、特許請求の範囲
によって定められた本発明の範囲内にある。
きたが、これは本発明を説明する目的のもので、本発明
を限定する目的のものではない。本技術分野に精通する
者が容易に着想するさまざまな改変は、特許請求の範囲
によって定められた本発明の範囲内にある。
【図１】本発明の装置のブロック図
【図２】Ａは図１の高度計送信機の詳細図。 Ｂは図１のドップラ送信機の詳細図。
【図３】Ａは図１の高度計信号プロセッサの詳細図。 Ｂは図１のドップラ信号プロセッサの詳細図。
１ 送信機部 ３ 高度計送信機 ５ ドップラ送信機 ９、２５ スイッチ ９ａ、９ｄ、２５ａ、２５ｄ 端子 ９ｃ、２５ｃ アーム １５ 受信機部 １７ 高度計信号プロセッサ １９ ドップラ信号プロセッサ ２１ ミクサ ２７ コンピュータ ３１、５１ ＲＦ発振器 ３３ ランプ発生器 ５３ 正弦波発生器 １７３、１９３ 低域フィルタ １７５、１９５ ディジタル信号プロセッサ
Claims (9)
- 【請求項１】 航空機用の統合形高度計兼ドップラ速度
センサ装置であって、該航空機の速度の測定に用いられ
る、今後ドップラ周波数変調送信信号と呼ばれる、第１
周波数変調信号を発生するためのドップラ送信機（５）
と、前記航空機の高度の測定に用いられる、前記第１信
号とは異なる、今後高度計周波数変調送信信号と呼ばれ
る、第２周波数変調信号を発生するための高度計送信機
（３）と、前記両信号の送信を交互に行ない、また両反
射信号の受信を行なうためのアンテナ装置（１１）と、
反射された前記高度計周波数変調送信信号におけるドッ
プラ偏移の効果が、反射された前記ドップラ周波数変調
送信信号に少なくとも部分的に依存して実質的に補正さ
れうるように、前記両反射信号を処理するための手段
（１９、１７、２７）と、を含む統合形高度計兼ドップ
ラ速度センサ装置。 - 【請求項２】 前記高度計送信機（３）が直線周波数変
調信号を送信するように構成され、前記ドップラ送信機
（５）が正弦周波数変調信号を送信するように構成され
ている、請求項１記載の統合形高度計兼ドップラ速度セ
ンサ装置。 - 【請求項３】 前記高度計送信機（３）および前記ドッ
プラ送信機（５）を含む送信機部（１）と、 前記高度計送信機を周波数変調して、高度計周波数変調
送信信号を発生せしめるための高度計変調器（３３）手
段と、 前記ドップラ送信機を周波数変調して、ドップラ周波数
変調送信信号を発生せしめるためのドップラ変調器（５
３）手段と、 送信および受信アンテナ装置（１１）と、 前記高度計送信機（３）および前記ドップラ送信機
（５）を前記アンテナ装置（１１）に、所定のドップラ
サイクル／高度計サイクルシーケンスにより接続するた
めの第１手段（９）と、を備えており、 それによって、前記高度計周波数変調送信信号および前
記ドップラ周波数変調送信信号が、前記所定のシーケン
スにより前記アンテナ装置（１１）から送信されるよう
になっており、さらに、 受信機部（１５）を備えていて、該受信機部が２つの入
力および１つの出力を有するミクサ手段（２１）であっ
て、１つの該入力が前記両反射信号を前記アンテナ装置
（１１）から前記所定シーケンスによって受信するよう
に該アンテナ装置に結合せしめられている該ミクサ手段
（２１）と、 入力および出力を有するカップラ手段（２３）であっ
て、該入力が前記接続するための第１手段（９）に接続
されており、該出力が前記ミクサ手段（２１）に他の入
力に接続されていることによって、前記高度計周波数変
調送信信号および前記ドップラ周波数変調送信信号を該
ミクサ手段（２１）の該他の入力に前記所定のドップラ
サイクル／高度計サイクルシーケンスにより供給する前
記カップラ手段（２３）と、 入力および出力を有する高度計信号プロセッサ（１７）
および入力および出力を有するドップラ信号プロセッサ
（１９）と、 前記ミクサ手段（２１）の前記出力を前記高度計信号プ
ロセッサ（１７）の前記入力および前記ドップラ信号プ
ロセッサ（１９）の前記入力に、前記所定のドップラサ
イクル／高度計サイクルシーケンスによって接続するた
めの第２手段（２５）と、を含み、 前記接続するための第１手段（９）と、前記接続するた
めの第２手段（２５）とが、実質的に同時に動作するよ
うに構成されており、 前記両信号プロセッサ（１７、１９）の前記出力がコン
ピュータ（２７）に接続されており、 前記高度計周波数変調送信信号が前記ドップラ周波数変
調送信信号と異なっている、請求項１または請求項２記
載の統合形高度計兼ドップラ速度センサ装置。 - 【請求項４】 前記高度計送信機が第１連続波発振器お
よび直線ＦＭ変調器を含み、それによって該高度計送信
機が直線的に周波数変調された送信信号を発生するよう
になっており、 前記ドップラ送信機が第２連続波発振器および正弦ＦＭ
変調器を含み、それによって該ドップラ送信機が正弦的
に周波数変調された送信信号を発生するようになってい
る、請求項２または請求項３記載の統合形高度計兼ドッ
プラ速度センサ装置。 - 【請求項５】 請求項３において、前記接続するための
第１装置が２つの接続端子および１つの出力端子を有す
る第１スイッチング手段を含み、該第１スイッチング手
段の該第１接続端子が前記高度計送信機に接続されてお
り、該第１スイッチング手段の該第２接続端子が前記ア
ンテナ装置に接続された前記ドップラ送信器に接続され
ている、請求項３または請求項４記載の統合形高度計兼
ドップラ速度センサ装置。 - 【請求項６】 請求項３または請求項５において、前記
高度計信号プロセッサが入力端子および出力端子を有す
る第１低域フィルタと、入力端子および出力端子を有す
る第１ディジタル信号プロセッサとを含み、 前記ドップラ信号プロセッサが入力端子および出力端子
を有する第２低域フィルタと、入力端子および出力端子
を有する第２ディジタル信号プロセッサとを含み、 前記第１低域フィルタの前記出力端子が前記第１ディジ
タル信号プロセッサの前記入力端子に接続されており、 前記第２低域フィルタの前記出力端子が前記第２ディジ
タル信号プロセッサの前記入力端子に接続されている、
請求項３または請求項４記載の統合形高度計兼ドップラ
速度センサ装置。 - 【請求項７】 前記接続するための第２手段が、入力端
子と、第１接続端子と、第２接続端子とを有する第２ス
イッチイング手段を含み、 前記コンピュータが第１入力端子および第２入力端子を
有し、 前記ミクサ手段の前記出力が前記第２スイッチング手段
の前記入力端子に接続されており、 前記第２スイッチング手段の前記第１接続端子が前記第
１低域フィルタの前記入力端子に接続されており、 前記第２スイッチング手段の前記第２接続端子が前記第
２低域フィルタの前記入力端子に接続されており、 前記第１ディジタル信号プロセッサの前記出力端子が前
記コンピュータの前記第１入力端子に接続されており、 前記第２ディジタル信号プロセッサの前記出力端子が前
記コンピュータの前記第２入力端子に接続されている、
請求項６記載の統合形高度計兼ドップラ速度センサ装
置。 - 【請求項８】 前記コンピュータが第１出力端子および
第２出力端子を有し、 前記接続するための第１手段が第１制御端子を有し、前
記接続するための第２手段が第２制御端子を有し、 前記コンピュータの前記第一出力端子が該第１および第
２制御端子に接続されており、 それによって前記コンピュータが前記所定のシーケンス
を制御するようになっている、請求項３または請求項３
に従属するいずれかの請求項に記載の統合形高度計兼ド
ップラ速度センサ装置。 - 【請求項９】 前記コンピュータがドップラ偏移および
該ドップラ偏移が正のドップラ偏移であるか負のドップ
ラ偏移であるかを検出するための手段を含み、 前記直線ＦＭ変調器が制御端子を有するランプ発生器を
含むことにより発生するランプが正になるか負になるか
を制御しうるようになっており、 前記コンピュータの前記第２出力端子が該ランプ発生器
の該制御端子に接続されており、 それによって前記コンピュータが負のドップラ偏移を検
出した時は該コンピュータは前記ランプ発生器を制御し
て正のランプを発生せしめ、該コンピュータが正のドッ
プラ偏移を検出した時は該コンピュータは前記ランプ発
生器を制御して負のランプを発生せしめるようになって
いる、請求項８記載の統合形高度計兼ドップラ速度セン
サ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA 2007865 CA2007865C (en) | 1990-01-03 | 1990-01-03 | Integrated altimeter and doppler velocity sensor arrangement |
| CA2007865 | 1990-01-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572325A true JPH0572325A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=4144033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40879390A Pending JPH0572325A (ja) | 1990-01-03 | 1990-12-28 | 統合形高度計兼ドツプラ速度センサ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0572325A (ja) |
| CA (1) | CA2007865C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011185661A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Japan Radio Co Ltd | レーダ装置およびセンサインタフェース装置 |
| JP2011242199A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Japan Radio Co Ltd | 測距環境模擬装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116106886B (zh) * | 2023-04-11 | 2023-06-23 | 烟台初心航空科技有限公司 | 基于调频连续波的机载无线电高度表装置 |
-
1990
- 1990-01-03 CA CA 2007865 patent/CA2007865C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-28 JP JP40879390A patent/JPH0572325A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011185661A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Japan Radio Co Ltd | レーダ装置およびセンサインタフェース装置 |
| JP2011242199A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Japan Radio Co Ltd | 測距環境模擬装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2007865C (en) | 1994-09-20 |
| CA2007865A1 (en) | 1991-07-03 |
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