KR0142668B1 - 회전식 안테나에 근거한 통합구경에 제공된 레이다 장치 - Google Patents

회전식 안테나에 근거한 통합구경에 제공된 레이다 장치

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KR0142668B1
KR0142668B1 KR1019900009993A KR900009993A KR0142668B1 KR 0142668 B1 KR0142668 B1 KR 0142668B1 KR 1019900009993 A KR1019900009993 A KR 1019900009993A KR 900009993 A KR900009993 A KR 900009993A KR 0142668 B1 KR0142668 B1 KR 0142668B1
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크라우싱 헬무트
칼트슈미트 호르스트
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게르하르트 프릭
메쎄르슈미트-뵐코우-블롬 게엠베하
아담 훔멜
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    • G01S13/9082—Rotating SAR [ROSAR]

Abstract

내용 없음.

Description

회전식 안테나에 근거한 통합 구경에 제공된 레이다 장치
제 1a 도 및 제 1b도는 그 안테나가 헬리콥터의 로우터 날개 선단(rotro blade tips)에 배치되어 있는 ROSAR 장치의 축척비레(scale)에 맞지 아니하는 조사의 기하학적인 관계도.
제 2a 도 및 제 2b 도는 표준 파라미터를 설명하기 위한 조사의 기하학적인 관계를 도시하는 단면도.
제 3 도는 조사 영역(illuminated strip) 내의 거리 간격의 위치를 설명하기 위한 조사의 기하학적인 관계의 단면도.
제 4 도는 본 발명에 의한 ROSAR 처리 장치의 블록선도로서, 기준 함수를 형성하기 위하여 기하학적 회로 구성부가, 조사 영역내의 거리 간격의 수를 계산하기 위한 회로 구성부, 거리 간격을 산출하는 회로 구성부, 각 거리 간격별 적분 시간을 정하기 위한 회로 구성부, 기준 함수용 지지위치를 계산하기 위한 회로 구성부, 각 거리 간격별 기준함수를 구하여 기억시키는 회로 구성부 등이 제공되어 있는 블록선도.
제 5 도는 기하학적 회로 구성부들을 개략적으로 도시한 도면.
제 6 도는 거리 간격의 수를 계산하는 회로 구성부를 개략적으로 도시한 도면.
제 7 도는 각 거리 간격을 계산하는 회로 구성부를 개략적으로 도시한 도면.
제 8 도는 적분 시간을 계산하는 회로 구성부를 개략적으로 도시한 도면.
제 9 도는 기준 함수를 계산하기 위한 지지 위치를 정하는 회로 구성부를 개략적으로 도시한 도면.
제 10 도는 기준 함수를 계산하는 회로 구성부를 개략적으로 도시한 도면.
제 11a 도 및 제 11b 도는 기준 함수 또는 주사된 수신 신호용 기억 장치의 기본 도면.
제 12 도는 코리레이터(correlator)의 기본 도면.
제 13 도는 근접 조건이 서로 다를 때 기준 함수용 회로 구성부를 개략적으로 도시한 도면.
제 14 도는 안테나와 운동 센서가 달린 헬리콥터 로우터의 날개 선단으로서, 로우터의 고도 및 일정하지 아니한 로우터 주파수를 참작하기 위한 날개 선단을 개략적으로 도시한 도면.
제 15 도는 본 발명에 의한 변형된 ROSAR 장치가 달린 헬리콥터를 개략적으로 도시한 도면.
제 16 도는 헬리콥터와 로우터 사이의 무선 에너지 전송용 블록선도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 헬리콥터 2 : 로우터
3 : 안테나 4 : 원형환
5 : 타원형 6 : 거리 간격
7 : 코리레이터 8 : 기억 장치
10 : 기하학적 회로 구성부 21 : 직각 변조기
22,23 아날로그-디지탈 변환기 24,25 : 중간 기억 장치
27 : 사이클 송신시 31,34 : 카운터
36 : 기능 블록 61 : 운동 센서
62,63 : 가속도 센서 72 : 수신 안테나
73 : 평가 회로 74 : 커플러
75 : 도광 섬유 76 : 검광기
78 : 렌즈 장치 79 : 레이저 다이오드
80 : 변환기 81 : 수신기
[발명의 배경]
본 발명은 특허청구범위 제 1 항의 속 개념에 의한 레이다 장치에 관한 것이다.
회전식 안테나에 근거한 통합 구경이 달린 이러한 레이다 장치(ROSAR)는 정기간행물(ntz-Archiv, 9권 1987, 제 1 호 13내지 23 페이지)에 의하여 공지되었다. 이 안테나는 회전 지지암의 단부, 예를들면, 헬리콥터 로우터의 날개 선단에 배치되어 있다. 통합 구경에 의한 전파 탐지 절차는 실제 안테나 페슬내에서 지상에 있는 각 점에 대한 도플러(doppler)정보의 평가에 의하며, 따라서 안테나와 맥동되는 간섭성 레이다 장치의 상대 운동이 전제가 된다. ROSAR 장치에 있어서 이러한 안테나의 상대 운동은 탐지하려는 목표를 지향하는 안테나의 회전 운동에 의하여 생기게 된다. 수신 신호는 펄스마다 조사의 기하학적으로부터 도출되는 법칙에 따라 기준 함수로부터 서로 교차 연결되고, 각 거리 요소 또는 지상에 있는 분해능마다 하나의 기준 함수가 존재한다. 이러한 컴퓨터 집약적 정리에 의하여 실제 안테나 페슬보다 더 정확한 교차 분해능에 상응하는 여파 장치가 이루어진다. 이러한 방법으로 실제 구경에 의한 분해능에 비하여 통합 구경에 의한 분해능을 대폭적으로 증대시킬 수 있다.
안테나가 헬리콥터 로우터의 날개 선단에 배치되어 있는 때에는 약 200 m/sec 의 날개 선단의 회전 속도는 지상에서의 헬리콥터의 주행 속도보다 더 빠르다. 날개 선단의 회전 속도에 근거하여 구하는 도플러 정보는 헬리콥터의 병진 운동에 근거하여 얻는 도플러 정보보다 더 많기 때문에, 후자의 도플러 변동은 일반적으로 참착할 필요가 없다. 로우터 날개 선단내에 부착되어 있는 안테나를 통하여 그 경사진 주시 방향에 딸 아래쪽으로 원형링이 주사되고, 이와같이 조사되는 선의 폭은 앙각(仰角), 부각(俯角), 즉 안테나의 주시 방향과 수평선 사이의 각 및 지상으로부터의 안테나 높이 등에 따라 달라진다. 조사되는 선으로부터 생기는 방향은 그 도플러 변조에 의하여 더 정확한 방위 분해능으로 압축되고, 지상에 있는 각 거리점에 있어서 도플러 시간 함수는 해당 기준 함수로서 알려져 있다. 이러한 기준 함수는 지상의 각 점별로 적합한 필터를 만드는데, 여기에서는 초점을 맞추는 정리가 전제된다.
이와같은 ROSAR 장치에 의하여 얻을 수 있는 분해능이 미러의 범위 안에 도달되게 하려면, 단시간내에 다수의 상관계산을 실시하여야 한다. 즉, 방대한 데이타 흐름을 처리하여야 한다. 이러한 많은 데이타를 처리할 수 있는 처리 장치는 ROSAR 원리에 적합한 특수한 프로세서의 구조를 갖추고, 응답 항목으로 발신될 수 없다.
독일 특허 제 28 35 932 호에 의하여 헬리콥터 로우터의 날개 선단내에 안테나가 배치되어 있는 ROSAR 장치가 공지되어 있다. 이러한 장치는 지도 제작용 레이다 장치로서 사용되어야 한다. 그런, 데이타 처리 장치의 구조를 단순화하고, 종래의 신호 처리를 가능하게 하려면, 이 개념은 몇가지 제약을 받게 된다. 즉, 고정 목표만을 파악하고,움직이는 목표는 파악하지 못한다. 이로 인하여 상관 계산은 다수의 로우터 회전 주기를 거쳐야만 통합할 수 있고, 따라서 이러한 ROSAR 장치는 진정한 실시간 레이다 장치라고는 말할 수 없고, 항공.항해용이나, 목표 추적용으로는 사용할 수 없다. 그외에도, 이 공지된 개념에 있어서는 헬리콥터의 지상으로부터의 비행 고도는 언제나 목표의 크기에 비하여 너무 크게 수신되기 때문에, 이러한 비행 고도가 무시된다. 그외에도, 조사 범위가 회전 안테나에 의하여 비틀리는 것, 즉 각 분해능칸의 곡률이 참작되지 아니한다. 이러한 곡률은 범위 곡률(range-curvature)이라 한다.
미국 특허 제 4 6 38 315 호에 의하여 통합 구경이 달린 레이다 장치로서, 레이다 송신기가 예를들면, 헬리콥터 캐빈내에 고정 장착되어 있고, 수신 안테나가 회전하며, 예를들면 로우터 날개 선단에 배치되어 있는 레이다 장치가 공지되어 있다. 레이다 송신기는 감시하고자 하는 영역을 조사하고, 여기에서 반사되는 신호는 회전 안테나에 의하여 수신된다. 이로 인하여 생기는 도플러 변위는 파일롯 신호의 발생에 의하여 보정된다. 그 다음에는 주파수 혼합에 의하여 거리 신호를 구할 수 있다. 이러한 레이다 장치는 기준 함수와 교차 상관 관계를 제외하기 때문에, 고유한 의미에 있어서의 ROSAR 장치는 아니다.
본 발명의 과제는 특히 기준 함수를 형성하기 위한 프로세서-구조로서, ROSAR 장치의 분해능을 증대시키고, 획득한 데이타의 비틀림을 최대한으로 피할 수 있는 프로세서 구조를 제공하는 것이다.
[발명의 개요]
이 과제는 본 발명의 특허청구번위 제 1 항에 제시된 특징에 의하여 해결한다.
이에 따라, 기하학적 회로 구성부내에서 안테나의 앙각 및 부각, 회전암의 길이, 지상으로부터의 안테나의 높이 등으로부터 안테나에 의하여 조사되는 거리스트라이프의 폭과 안테나에서 전면 또는 후면 조사 영역의 연단까지의 관선 사이의 거리차를 계산한다. 회로내에서 이러한 조사선은 일정수의 거리 간격 또는 거리칸으로 분해된다. 그 다음에는 각 거리칸별로 기준 함수를 계산한다. 도착되는 신호와 병렬된 거리칸의 기준 함수와의 제어된 교차 상관관계에 의하여 고유한 성과 신호를 얻으며, 이러한 신호는 공지된 방법으로 기억되고, 필요한 경우에 표시된다.
조사선을 일정수의 거리칸으로 세분하는 회로에는 조사선내의 이러한 거리칸의 수를 계산하는 회로 구성부가 제공되어 있고, 이와같은 계산은 산출된 거리차와 안테나 특성 및 원하는 방사 분해능 등에 의하여 실시한다. 이 수에 의하여 조사선내의 각 거리 간격을 계산할 수 있다. 그외에도, 각 거리 간격별 적분 시간을 산출하는 회로 구성부와 적분 시간에 근거하여 거리 간격별 송신 펄스 및 회전각 범위를 게산하는 회로 구성부가 제공되어 있다. 이러한 회로에 의하여 미리 정하여진 거리간격에서 발신되는 신호만이 서로 교차 상관될 수 있게 보장된다.
프로세서 구조를 특별한 과제용으로 배치되는 몇개의 회로 구성부로 분할함으로써 데이타의 흐름이 많은 데도 불구하고, 적당한 비용으로 많은 분해능을 얻을 수 있도록 도달하는 신호들을 처리할 수 있다. 대개는 이렇게 하여야 비로서 그림을 만들 수 있다.
안테나가 헬리콥터 로우터의 날개 선단에 배치되어 있는 때에는 운동 센서를 이용하여, 예를들면 가속도 수신기를 이용하여 헬리콥터 로우터의 고도 충격과 일정한 각속도의 편차를 측정하고, 이러한 측정값을 평가의 수정을 위하여 이용할 수 있다. 고도 충격과 변동하는 각속도로 인하여 필요한 산출된 기준 함수의 수정은 몇개의 수정항을 부가함으로써 가능하다.
본 발명에 의한 ROSAR 장치는 예를들면, 공중수색, 운항(예 : 구명 헬리콥터의 운항), 지도 제작, 해양파도의 크기 측정, 개방되어 있거나 덮여있는 지뢰의 탐색 등에 이용할 수 있다. 레이다 장치는 고정 배치하거나, 자동차에 배치할 수 있다. 프로세서 구조의 제시된 형상에 의하여 근방에서 발신되는 레이다 신호를 효과적으로 거의 적시에 처리할 수 있으며, 이는 항해에 있어서는 무시할 수 없다.
본 발명의 또다른 구성은 특허청구범위 종속항에 기술되어 있다.
본 발명의 실시예를 첨부도면에 의하여 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
[상세한 설명]
도면에 제시된 수식들은 도면상에는 명백히 지시되지 아니하였더라도, 이 명세서의 직접적 구성 요소들이다.
헬리콥터(1)에는 4 엽 로우터(2)가 제공되어 있고, 그 날개 선단에는 로우터축으로부터 일정한 거리(L)내에 안테나(3)가 배치되어 있다. 로우터는 오메가-0의 각속도로 회전한다. 안테나의 방위개각은 감마(γ)이고, 안테나의 고도개각은 엡실론(Epsilon)(ε), 수평선에 대한 안테나 주시 방향의 부각은 쎄타(Theta)(θ)이다. 따라서, 로우터(2)가 회전할 때에는 지상에 영역폭(SW)을 가진 원형환(4)이 제 1b 도에 도시된 바와같이 비추이게 된다. 이러한 원형환(4)내에서 안테나(3)에 의하여 비추어지는 범위의 모멘트는 밝은 타원형(5)으로 표시되어 있다.
제 2a 도 및 제 2b 도는 이러한 조사의 기하학을 앙각 또는 방위각으로 상세히 도시한 것이다. 영역폭(SW)을 가진 조사된 원형환(4)의 내측변은 지상에서 투사되는 헬리콥터 중심점으로부터 일정한 거리(RG1)에 놓여 있고, 이 거리는 안테나(RS1) 사이의 거리가 된다. ρ1은 안테나와 이러한 점 사이의 부각을 나타낸다. 여기에서 RG2, RS2는 조사되는 원형환(4)의 외측변에 있는 해당점에 적용된다. RG2, RS2는 부각(θ)을 가진 안테나의 중앙 주시방향에 관하여 지상에 있는 점에 적용된다. 제 2 도에서는 RS2와 RS1사이의 차를 델타(Rs)로 표시하였다.
제 3 도에 의하면 RG1과 RG2사이의 원형환의 영역 폭은 동일한 크기로 되어있는 몇개의 방사상 거리 간격(6)으로 분할되어 있고, 그 방사상 중심들은 거리(Rg1, Rg2, ... RgN)에 놓여있다. 이러한 거리 간격(6)의 총수는 N이다. 이 총수는 최소 방사 분해능(ΔRsmin)에 따라 달라진다.
제 4 도는 ROSAR 장치용 처리 장치의 블록선도를 도시한 것으로서, 이 블록선도의 상단부에는 기준 함수를 만들어내는데 필요한 회로 구성부들이 도시되어 있고, 하반부에는 지상에 반사되는 신호를 수신하는데 이용되는 회로 구성부들이 도시되어 있다. 기준 신호와 수신 신호는 코리레이터(7)에서 상호 연결되고, 기억 장치(8)(예 : 자기 밴드)에서 발신된다. 모니터(9)상에서 보충 표시도 할 수 있다.
기준 함수를 구하기 위하여 기하학적 회로 구성부(10)가 제공되어 있고, 그외에도 거리 간격의 수를 정하기 위한 회로 구성부(11), 각 거리 간격을 지정하기 위한 회로 구성부(12), 적분시간을 제시하기 위한 회로 구성부(14) 및 각 거리 간격별로 공급된 데이타로부터 기준 함수를 구하기 위한 회로 구성부(15)가 제공되어 있다. 이러한 기준 함수는 기억 장치(16)에 공급되고, 이 기억장치는 기준 신호를 코리레이터(7)에 공급한다. 수신 신호(SE)는 종래의 방법으로 처리한다. 기억된 수신 신호는 중간 주파수 신호로서 직각 변조기(21)에 공급되고, 직각 혼합에 의하여 처리되며, 반향 신호의 인페이스 구성분(Ie)과 반향 신호의 직각 위상 구성분(Qe)으로 분해된다. 이러한 구성분들은 아날로그-디지탈 변환기(22 또는 23)에 공급되고, 그 출력에는 단어 길이(U)의 불연속 주사값(Ie 또는 Qe)이 부여된다. 이와같이 복잡한 반향 신호들은 전술한 N 개의 거리 간격에 상응하여 N 개의 기억 장소가 제공되어 있는 중간 기억 장치(24 또는 25)내에서 정리된다. 중간 기억 장치의 주사값은 수신 신호용 기억 장치(26)에 공급되고, 이 기억 장치는 출력측에서 코리레이터(7)의 제 2 입력과 연결되어 있다.
처리 장치 전체의 작업 방식은 사이클 송신기(27)에 의하여 제어되고, 이 사이클 송신기는 기준 함수를 발생시키는 회로 구성부 뿐 아니라, 수신 신호를 처리하는 회로 구성부와 코리레이터에도 사이클 신호(C1)를 발신한다.
제 5 도는 기하학적 회로 구성부(10), 더 정확히 말하면, 그 내부에서 산출할 함수량에 의하여 입력량으로부터 구하고, 이로부터 대응하는 출력량을 산출하는 회로 구성부를 도시하 것이다. 입력량은 지상의 고도(Ho), 부각(θ), 앙각으로 안테나의 개각(Σ), 회전점으로부터의 안테나의 거리, 즉 로우터 날개의 길이(L) 등이다. 블록(10)으로 도시된 기하학적 관계에 의하여 필연적으로 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 출력량(θ1, θ2, RGO, RG1, RG2, RSO, RS1, RS2, SW 및 Rs)을 얻는다. 회로 구성부(11)내에서는 주어진 공식에 의하여 출력랑(ΔRs)으로부터 반향 지속 시간(te)과 조사된 영역내의 거리(Rgn) 간격의 수(N)가 산출된다. 반향 지속 기간을 산출하기 위하여안테나 특성(C)도 입력량으로 미리 주어져야 한다. 수(N)는 제 3 도에 있어서 지상에서 방사상 방향으로 거리간격(RG1내지 RgN)에 해당하는 분해능칸의 수에 일치한다.
회로 구성부(12)는 기하학적 회로 구성부(10)에 의하여 공급되는 입력량(Rg1)과 회로 구성부(11)에서 나오는 수(N)로부터 제 7 도에 도시한 바와같이, 각 거리 간격(Rgn)에 대한 실제값을 산출한다. 거리 간격의 수(N)는 카운터(31)에 공급되고, 이 카운터는 입력값(n 내지 N)으로부터 출력값(Xn)을 산출하며, 이 출력값은 입력값에 비하여 값(1/2)만큼 줄어든다. 카운터(31)의 출력 신호는 방사 분해능용 신호(ΔRsmin) 및 신호(RG1)와 함께 기능 블록(32)으로 공급되고, 기능 블록내에서는 주어진 공식에 따라 거리 간격에 대한 값(Rgn)이 산출된다.
이러한 값들(Rgn)은 회로 구성부(13)에 공급된다(제 8 도). 이 회로 구성부는 카운터(33)를 거쳐 거리 간격 전체(N)의 병렬된 수(n)를 얻고, 이러한 값과 안테나의 방위 개각(γ), 로우터 날개의 길이(L), 로우터 날개의 각속도(Wo)로부터 제 8 도에 주어진 공식에 따라 거리 간격중 하나에 대한 통합 구경(S), 적분 시간(Ts) 및 적분 계산의 회전각 범위(αS) 등을 산출하며, 이는 지수(n)에 의하여 주어지고, 이러한 지수는 1 부터 N 까지이다.
회로 구성부(14)에서는 각 거리 간격에 대한 적분 시간(Tsn)과 레이다 장치의 펄스 반복 주파수(fp)에 근거하여 적분 계산중 기준 함수용 세부 블럭의 수(ZSN), 도플러 주사용 지지값의 스텝폭(Δα), 기준 함수 및 하나의 안테나가 완전히 1 회전하기 위한 세부 블럭의 총수(ZB)등이 산출 된다. 또다른 입력량은 다시 일스텝씩 카운터(34)에 공급되는 거리 간격의 총수(N)가 되고, 이 카운터는 각 거리 간격(n)에 대한 출력을 산출하도록 보장한다. 또다른 입력량은 로우터의 각속도(Wo)와 모사 시간(TB)으로 된다. 이러한 모사 시간은 주위의 조사가 실시되는 총시간이다. 그 최대값은 로우터의 1 회전에 대하여 로우터 날개 평면의 크기와 회전 속도에 대하여 로우터 날개 평면의 크기와 회전 속도에 의하여 확정된다.
펄스 반복 주파수와 적분 시간에 따라 달라지는 세부 블럭의 기준 함수용 기억 장치(16)의 용량을 정한다. 기억 장치는 세부 블럭에 의하여 최대한으로 산출되는 수, 즉 조사되는 원형환의 외측 여역 연단에 따라 존재하는 수용으로 세트되어 있다. 지지 위치의 수에는 적분 계산용 각범위에 상응하는 스텝폭(Δα)이 직접 병렬되어 있다.
기준 함수(SR)는 제 10 도에 도시한 회로 구성부(15)내에서 값(Δα, ZSN) 및 지상의 안테나 높이(Ho)로부터 제 10 도에 주어진 공식에 의하여 산출할 수 있다. 이 계산을 위하여 파장(λ), 로우터 날개의 길이(L) 및 원의 수가 미리 주어진다. 계산은 카운터(37)를 거쳐 거리 간격의 수(n)도 공급되는 기능 블록(36)내에서 실시된다.
기준 함수(SR)는 실수부(IR)와 허수부(QR)로 구성되어 있다. 이것은 또다른 인덱스(n)에 의하여 표현되는 각 거리 간격(1 내지 N)에 대하여도 또한 같다. 이 계산의 근거가 되는 공식은 제 10 도에 도시한 기능 블록(36)내에서는 주사값으로 제시되어 있다. 기준 함수의 계산은 모든 거리 간격에 대하여 실시되기 때문에, 주사값이 송신 펄스의 수(Zs)를 초과하게 된다.
모든 거리 간격에 대하여 구한 기준 함수들은 기억 장치(16)에 공급되고, 이 기억 장치의 구조는 제 11 a 도에 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 기억 장치는 행과 열로 세분되어 있고, 각 행에는 하나의 거리 간격에 대한 기준 함수가 기억된다. 행의 수는 거리 간격의 수(N)에 의하여 정하여지고, 열의 수는 참작되는 개구 길이에 걸친 세부 블럭 수(ZSN)에 의하여 정하여진다. 세부 블럭 수(ZSN)에 의하여 정하여진다. 세부 블럭수는 레이다 장치의 원하는 층수시각, 예를들면, 헬리콥터의 비행 방향에 관련하여 전방에 있는 목표물의 탐지만을 원하는 때에는 180°에 의하여 정하여진다. 용랑(KR)은 세부 블럭의 층수(ZSN)의 적과 방사상 방향으로의 주사값의 수(Za) 및 복잡한 수치로서 존재하는 디지탈 변환 신호의 단어 길이의 2배값 등에 의하여 정하여진다.
수신되는 신호의 주사값도 유사한 방법으로 제 11 b 도에 도시한 기억 장치(26)내에수용된다. 이러한 기억 장치(26)의 기억 용량(KE)은 가로 방향으로의 송신 임펄스의 수에서 얻는 적, 방사상 방향으로의 주사값 및 디지탈 변환 수신 신호의 2 배 단어 길이(U)에 의하여 정하여진다.
코리레이터(7)내에서는 스텝별로 각 관찰된 거리 간격에 대하여 기억 장치(26)로부터 공급되는 수신 신호의 실수값과 허수값이 이에 대응하는 기준 함수의 값과 비교되고, 복잡하게 교차 연결된다. 코리레이터(7)에는 카운터(41)를 거쳐 관찰된 거리 간격의 수가 핸디캡(vorgabe)으로서 공급되고, 그외에도 로우터 날개의 각속도(Wo), 지지값의 수에 상응하는 가로 방향으로의 송신 임펄스의 수(ZB), 도플러 주사에 대한 지지값의 스텝폭(Δα) 및 기준 함수가 핸디캡값으로서 공급된다. 각 주사에 대한 상관 계산의 결과는 결과 신호(Son(t))로서 기억 장치(8) 또는 모니터(9)에 발신된다.
설명된 프로세서 구조에 의하여 상관관계는 입력 파라미터의 모든 값에 대하여 적시에 산출된다. 로우터 날개의 길이(L)가 안테나 회전점과 조사된 영역의 내측변 사이의 지상에서의 거리(RG1)에 비하여 매우 짧은 경우에는 기하학적 회로 구성부(10)내에서의 함수 계산은 간소화할 수 있다. 이에 의하여 주어진 공식으로부터 직접으로 기준 함수를 더 간단히 산출할 수 있다. 따라서, 기준 함수와 상관 관계의 산출에 있어서는 제 13 도에 블록(51)으로 도시한 간단한 회로에 의하여 1 차 근사값 계산을 실시할 수 있다. 그외에도, RGO가 L 보다 훨씬 크고, 지상으로부터의 안테나의 고도(Ho)보다도 큰 경우에는 주어진 공식을 더 간소화시킬 수 있다. 이 경우에는 기준 함수를 만들어내기 위한 회로를 제 13 도에서 기능 블록(52)에 의하여 도시한 바와같이 고정 배선할 수 있다. 다만, 근방에 있는 목표물을 탐지하기 위한 경우에는 위에 제시된 완전한 분해능을 이용하여야 한다. 예를들면, 운항 지원을 위하여 헬리콥터에 ROSAR 장치를 이용하는 때에는 모든 운항 업무중 대부분을 근사 분해능에 의하여, 즉 고정 배선된 회로에 의하여 수행할 수 있다.
기준 함수에 대한 공식으로부터 추론될 수 있는 바와같이, 기준 함수는 로우터 날개의 각속도와 지상 고도에 따라 달라진다. 원운동시 로우터 날개 선단의 자유도는 궤도의 방사상 편차, 고도 편차 및 로우터축 둘레로의 비틀림 등이다. 경우에 따라서는 일정하지 아니한 각속도가 이에 포함된다. 축선 비틀림과 방사상 편차는 로우터 날개를 잘 조정하는 한, 무시할 수 있다. 이에 따라 기준 함수를 수정하려면 로우터 날개의 고도 편차와 일정한 각속도의 편차만 참작하면 된다. 이러한 두가지 편차를 파악하기 위하여 날개 선단에 2 개의 가속도 센서(62,63)로 구성된 운동 센서(61)가 배치되어 있고, 가속도 센서(62)로는 고도 편차를 측정하고, 가속도 센서(63)로는 일정한 각속도의 편차를 측정한다. 안테나의 지상 고도의 수시 변동은 가속도 센서(62)에 의하여 파악되는 신호의 이중 적분 계산에 의하여 구할 수 있고, 원진동수의 편차는 가속도 센서(63)의 신호의 단순 적분 계산값을 로우터 날개의 길이로 나누어 파악할 수 있다. 기준 함수에 대한 방정식에서는 이러한 시간 의존적인 수정값이 방정식에 있는 일정한 크기(Ho, Wo)에 대치된다.
전술한 명세서에는 송신 안테나뿐 아니라, 수신 안테나도 로우터의 날개 선단에 배치되어 있다는 것을 가정하였다. 이에 의하여 송신 안테나를 동작시키는데 필요한 에너지를 헬리콥터의 전지로부터 회전 커플링을 거쳐 안테나에 전달할 수 있다. 그러나, 제 15 도에 4도시한 바와같이, 송신 안테나(61)를 예를들면, 헬리콥터의 로우터 마스트에 고정 장착시키고, 수신 안테나(72)만을 로우터(2)의 날개 선단에 합체시킬 수도 있다. 이렇게 하면 도플러 정보가 추가로 송신 안테나를 거치지 아니하고, 회전하는 수신 안테나만을 거쳐 얻게 되기 때문에, 전술한 공식들을 도플러 정보에 관하여 동일한 파라미터에 있어서도, 인수(2)에 의하여 나누어질 수 있다.
수신 안테나(72)와 ROSAR 장치의 평가 회로(73) 사이의 에너지 전도는 무선으로, 특히 광 전자식으로 실시된다. 이를 위하여 수신 안테나는 광전자식 커플러(74)와 연결되어 있고, 이러한 커플러는 안테나의 전기 신호를 광학적 신호로 변환시키고, 로우터 날개의 회전축 영역내에서 검광 장치(76)와 협동한다. 이러한 검광장치(76)에는 광 전자식 커플러로 구성된 장치(77)로서, 광 신호를 전기 신호로 변환시키고, 이 전기 신호를 평가 회로(73)에 공급하는 장치가 병렬되어 있다. 예를들면, 광 전자식 커플러(74)에 에너지를 공급하기 위한 동체와 안테나 사이의 에너지 전달도 예를들면, 환상 슬릿 도선 또는 레이저장치(도시 없음)를 이용하여 무선으로 실시한다. 마지막 경우에는 장치(76)내에 활성 레이저 송신 다이오드도 포함되어 있고, 이러한 다이오드의 광선이 도광 섬유(75)와 연결되고, 날개 선단 영역내에서 광 전자식 커플러(74)용의 전기 에너지로 다시 바뀌게 된다. 이것은 제 16 도에 개략적으로 도시되어 있다. 장치(76)의 레이저 다이오드로부터 방사되는 레이저 광선은 렌즈 장치(78)를 거쳐 로우터의 회전축 영역내에서 날개 내에 전달되고, 여기에서 레이저 다이오드(79)에 의하여 수신된 다음에, 광전자식 변환기(80)내에서 전기 에너지로 다시 바뀌고, 이러한 전기 에너지는 송신 안테나(72)의 수신기(81)와 광 전자식 커플러(74)에 공급된다. 안테나(72)의 수신 신호는 수신기(81)에 공급된 다음에, 커플러(74)내에서 광 전자 공학적으로 변환되고, 변조기(82)내에서 변조된다. 이와같이 변조된 신호는 다이오드(83)에 의하여 방사되고, 렌즈 장치(84)를 거쳐 결속되어 검광 장치(76)의 수신 다이오드에 유도된다.
헬리콥터 동체에 배치된 송신 안테나와 수신 안테나에는 동일한 안테나 다이어그램과 예를들면, 180°의 수평 개각이 제공된다. 이러한 송신 안테나의 특성에 의하여 헬리콥터의 전방에 놓여 있는 범위만 모사할 수 있다. 모사 시간중 운동 센서(61)의 신호들은 평가 장치(73)로 안내되고, 기준 함수의 수정용으로 이용된다. 이와 마찬가지로, 수신 신호는 방사된 송신 주파수에 간섭하는 중간 주파수로 변환되고, 광 변조기와 레이저 다이오드를 이용하여 레이저 전도 구간을 거쳐 검광 장치(76)에 전달된다. 따라서, 평가 장치(73)에는 수신 안테나(72)에 의하여 수신되는 총신호뿐 아니라, 기준 함수에 대한 수정 신호도 로우터 날개가 반회전할 때마다 기억될 수 있다.

Claims (12)

  1. 회전하는 암의 선단에 레이다 펄스를 송신하여 수신하는 적어도 한 개의 안테나를 배치한 적어도 한 개의 송신기 및 수신기와, 수신 신호를 변조하여 중간 기억하는 장치와, 레이다 장치의 조사기하학에 따라서, 측정해야 할 거리 간격, 회전각 범위, 송신 펄스 및 회전하는 안테나의 지상고도의 기준 함수를 형성하여 기억하는 장치와, 기준 함수에 수신 신호를 상관시키는 상관 회로 및, 상관 결과의 표시 장치를 구비하는 레이다 장치에 있어서, (1) 안테나(3)의 개각 및 부각(ε, θ), 회전암의 길이(L) 및 안테나(3)의 지상 고도(Ho)로부터 안테나가 조사하는 거리 스트립(4; RG2내지 RG1)의 폭(SW)과 안테나(3)로부터 조사되는 스트립의 내측변 또는 외측변까지의 방사선(RS2, RS1) 사이의 거리차(ΔRs)를 산출하는 기하학 부품(10)과, (2) 조사되는 영역(4)을 일정수(N)의 거리 간격(6; Rg1내지 RgN)으로 세분하는 회로(11 내지 15) 및, (3) 각 거리 간격(6; RG1내지 RGN)에 대한 기준 함수(SR)를 형성하는 회로 구성부(15)등이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 조사되는 영역(4)을 세분하는 회로(11 내지 15)에는 (1) 안테나(3)로부터 영역의 내측변 또는 외측변까지의 방사선(RS1, RS2) 사이의 산출된 거리차(ΔRS)와 원하는 방사 분해능(ΔRsmin)을 나눔으로써 조사되는 영역(4)내에 있는 거리 간격(6; RgN)의 수(N)를 산출하는 회로 구성부(11)과, (2) 거리 간격의 수(N)에 근거하여 조사된 영역(4)내에서 간격의 중심(RgN)에 대한 거리를 산출하는 회로 구성부(12)와, (3) 각 거리 간격에 대한 적분 시간(Tsm)을 산출하는 회로 구성부(13) 및, (4) 기준 함수(SR)의 세분 블럭의 수에 상응하는 송신 펄스의 수(Zsm) 및 적분 시간에 의해 간격의 중심(RgN)에 대한 거리의 회전각 범위(Δα)를 산출하는 회로 구성부(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 거리 간격(6, RgN)의 수(N)를 산출하는 회로 구성부(11)가 추가로 2ΔRs/C(여기에서 C 는 광 속도를 나타낸다)에 대한 반향 지속 시간(te)을 산출하는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 간격의 중심(Rgn)에대한 거리를 산출하는 호로 구성부(12)는 거리 간격의 수(N)가 공급되는 카운터(31) 및 기능 블록(32)이 제공되어 있고, 상기 기능 블록(32)은 카운터(31)의 출력 신호(N 내지 Xn), 조사 영역(4)의 내측변까지의 지상 거리(RG1) 및 원는 방사 분해능(Rsmin)으로부터 간격 중심에 대한 거리(RgN)를
    Figure kpo00002
    의 방정식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 적분 시간(Tsn)을 산출하는 회로 구성부(13)는, 거리 간격의 수(N)를 공급받고, 거리 간격(RgN)의 수(n)를 발신하는 카운터(33)가 제공되어 있고, 회로 구성부(13)는 상기 수(n)와 거리 간격(RgN)으로부터 안테나의 개각(γ), 지지암(2)의 길이(L0 및 안테나(3)의 각속도(Wo)를 이용하여 적분 시간(Tsn) 이외에, 각 거리 간격(RgN)에 대한 안테나의 통합 개구(Sn) 및 회전각범위(αsn)를 다음의 방정식,
    즉
    Figure kpo00003
    으로 산출하는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 송신 펄스의 수(Zsn)와 회전각범위(Δα)를 산출하는 회로 구성부(14)는 거리 범위(RgN)의 수(N)를 공급받고, 각 거리 간격(RgN)의 수(n)를 발신하는 카운터(34)가 제공되어 있고, 이 회로 구성부(14)는, 상기 수(N), 적분 시간(Tsn) 및 펄스 반복 주파수(fp)로부터 안테나(3)의 각속도(Wo)를 이용하여 세분 블럭수(Zsn)와 각도 간격(Δα)을 다음의 방정식,
    즉,
    Figure kpo00004
    으로 산출하는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 기준 함수(SR)를 정하는 회로 구성부(15)에는 거리 간격(Rgn)의 수(N)가 공급되고, 각 거리 간격(Rgn)의 수(n)를 부여하는 카운터(37)가 제공되어 있고, 이 회로 구성부(15)가 상기 수(n), 각 거리 간격(Rgn), 각도(Δα), 각 블럭 세분(Zsn) 및 안테나(3)의 지상 고도(Ho)로부터 파장(λ)과 지지암(2)의 길이(L)를 이용하여 기준 함수(SR)의 실수부(
    Figure kpo00005
    )과 허수부(
    Figure kpo00006
    )을 다음의 방정식, 즉
    Figure kpo00007
    으로 산출하는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 안테나(3)용 지지암(2)은 안테나(3) 영역내에서의 지지암(2)의 고도 변화와 지지암의 각속도(Wo)변동을 측정하는 운동 센서(61)를 안테나의 영역에 보유하고, 측정된 가속도로부터 상수로 되어 있는 높이와 각속도를 변수로서 기준 함수내에 대입하는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 운동 센서(61)는 서로 수직 방향으로 배치된 2 개의 민감한 속도 센서(62,63)가 제공되어 있고, 제 1 가속도 센서(62)는 지지암(2)의 고도 변동을 측정할 수 있는 방향으로 장착되어 있고, 다른 가속도 센서(63)는 지지암의 회전 평면내에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 수신 안테나(72)만이 회전하는 지지암(2)에 배치되어 있고, 송신 안테나(71)가 지지암(2)의 회전축에 대하여 로우터 마스트상에 고정 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  11. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 9항중 어느 한 항에 있어서, 회전하는 안테나(3,72)로의 에너지 전달과 회전하는 안테나(3,72)로부터의 신호 전송은 지지암(2)의 회전축을 거쳐 접촉없이 행해지는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 회전하는 안테나(3,72)로의 에너지 전달과 회전하는 안테나(3,72)로부터의 신호 전송은 광 전자식 커플링 장치(74,76,77)를 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 레이다 장치.
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