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DE602004002594T2 - Radar-höhenmesser mit zusätzlich vorwärts gerichteter entfernungsmessung - Google Patents

Radar-höhenmesser mit zusätzlich vorwärts gerichteter entfernungsmessung Download PDF

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DE602004002594T2
DE602004002594T2 DE602004002594T DE602004002594T DE602004002594T2 DE 602004002594 T2 DE602004002594 T2 DE 602004002594T2 DE 602004002594 T DE602004002594 T DE 602004002594T DE 602004002594 T DE602004002594 T DE 602004002594T DE 602004002594 T2 DE602004002594 T2 DE 602004002594T2
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D. Larry Bloomington ALMSTED
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Honeywell International Inc
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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Radar-Höhenmesser und insbesondere einen Radar-Höhenmesser mit einer Vorwärts-Entfernungsmeßfähigkeit.
  • Die ordnungsgemäße Navigation eines Flugzeugs in allen Phasen seines Flugs basiert zu einem großen Ausmaß auf der Fähigkeit, das Gelände zu bestimmen, über das es fliegt, und basiert weiterhin auf der Fähigkeit, eine Position des Flugzeugs zu bestimmen. In dieser Hinsicht werden Flugzeuginstrumentierung, Sensoren, Radarsysteme und spezifisch Radar-Höhenmesser in Kombination mit präzisen elektronischen Geländekarten verwendet. Die elektronischen Geländekarten liefern die Höhe von Objekten auf der Karte und helfen zusammen mit dem Radar-Höhenmesser bei dem Flug und der Planung eines Flugwegs für das Flugzeug.
  • Als solches sind Radar-Höhenmesser üblicherweise innerhalb eines Flugzeugs implementiert. Ein Radar-Höhenmesser enthält in der Regel einen Sender zum Anlegen von Impulsen elektromagnetischer Energie in regelmäßigen Intervallen an eine Antenne, die dann die Energie in Form eines Sendestrahls in Richtung der Erdoberfläche abstrahlt. Es wird manchmal gesagt, daß ein Sendestrahl von einem Radar einen Bereich "beleuchtet" oder "anmalt", der den Sendestrahl reflektiert. Auf der Basis einer Konfiguration der Antenne enthält der Sendestrahl eine Hauptkeule und eine oder mehrere Nebenkeulen, die durch einen Winkel von der Hauptkeule getrennt sind.
  • Der Radar-Höhenmesser enthält weiterhin einen Signalempfänger, der Informationsimpulse empfängt, manchmal als ein Echo- oder als ein Informationssignal bezeichnet. Informationsimpulse werden an einer Empfangsantenne empfangen und stellen Sendestrahlen dar, die von der Erdoberfläche reflektiert worden sind. Bekannterweise verwenden einige Radar-Höhenmesser Antennen sowohl für das Senden als auch das Empfangen. Ein Servo-Tracker mit Regelkreis zum Messen des Zeitintervalls zwischen dem gesendeten Impuls und seinem assoziierten Informationsimpuls bildet ebenfalls einen Teil des Radar-Höhenmessers. Das Zeitintervall zwischen dem Sendeimpuls und dem Informationsimpuls steht in direkter Beziehung zu der Höhe des Flugzeugs.
  • Es existieren jedoch weiterhin Probleme mit kontrollierten Flügen in ein bestimmtes Gelände. Beispielsweise ist es manchmal erforderlich, daß Flugzeuge in sehr geringen Höhen fliegen. Das Fliegen in sehr geringer Höhe erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß sich bestimmte Geländemerkmale vor dem Flugzeug, in dem Flugweg, anstatt sicher unter dem Flugzeug befinden, wie dies bei normalen Flughöhen der Fall ist.
  • Aus Dokument US-A-2,630,283 und aus US-A-3,185,984 ist bekannt, Nebenkeuleninformationen eines Voraussichtradars zur Anzeige der Höhe oder lichten Höhe zu verwenden. Die von Bodeninformationen stammenden Nebenkeulensignale werden durch ihre frühe Rückkehr identifiziert, wobei angenommen wird, daß die von dem Hauptstrahl detektierten Informationssignale von den vorausliegenden Hindernissen später ankommen als die über die Nebenkeule detektierten Bodeninformationssignale.
  • In Flugzeugen verwendete bekannte Radar-Höhenmesser sind im allgemeinen nicht in der Lage, Objekte zu detektieren, die sich in einem Flugweg befinden. Zu Beispielen für derartige Objekte zählen beispielsweise hohe Gebäude oder die Seite einer Klippe. Wenngleich ein mit einem Radar-Höhenmesser ausgestattetes Flugzeug eine Höhe bestimmen kann, kann das Flugzeug nicht Objekte davor erkennen, falls es nicht beispielsweise mit einem teuren scannenden Laser-Radar ausgestattet ist. Probleme existieren auch dann, wenn das scannende Laser-Radar innerhalb eines Flugzeugs implementiert ist, da sie manchmal wirkungslos werden, wenn sie mindestens eines oder mehrere von Regen, Nebel und Rauch antreffen.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • In einem Aspekt wird ein Verfahren zum Integrieren eines Vorwärtsentfernungsmeßmerkmals in einen Radar-Höhenmesser bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt das Positionieren einer Antenne des Höhenmessers derart, daß eine Nebenkeule eines Radarsignals von der Antenne in einer Vorwärtsrichtung abstrahlt, und Verarbeiten einer Radarinformation von dieser Nebenkeule, um eine Entfernung zu einem vorwärts gelegenen Objekt zu bestimmen.
  • Bei einem weiteren Aspekt wird ein Radar-Höhenmesser bereitgestellt, der mindestens eine Antenne, einen Entfernungsverfolgungskanal und eine Vorwärtswarneinheit umfaßt. Die Antenne ist für das Senden und Empfangen von Radarsignalen bestimmt, und die Antenne ist in der Lage, ein Signal mit mindestens einer im wesentlichen auf eine Fluglinie ausgerichteten Nebenkeule zu senden. Der Entfernungsverfolgungskanal bestimmt eine Höhe aus den empfangenen Radarsignalen, und auch die Vorwärtswarneinheit empfängt Radarinformationssignale. Die Vorwärtswarneinheit ist jedoch darauf beschränkt, empfangene Radarinformationssignale von einer Nebenkeule zu verarbeiten, die positive Dopplerverschiebungen bereitstellt.
  • Bei noch einem weiteren Aspekt ist eine Vorwärtswarneinheit vorgesehen, die einen Entfernungsgatter und -korrelator umfaßt, die Radarinformationssignale empfangen, ein Korrelationsbandpaßfilter, das ein Ausgangssignal des Entfernungsgatters und -korrelators empfängt, und einen Basisband-I/Q-Mischer, der ein Ausgangssignal des Korrelationsbandpaßfilters auf eine Dopplerfrequenz herunter abtastet. Die Vorwärtswarneinheit umfaßt weiterhin ein Dopplerbandpaßfilter, das ein Ausgangssignal des Basisband-I/Q-Mischers filtert. Die Vorwärtswarneinheit ist darauf beschränkt, jene Radarinformationssignale von einer Nebenkeule des Radarinformationssignals zu verarbeiten, die positive Dopplerverschiebungen aufweist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht eine Hauptkeule und zwei Nebenkeulen eines Radarstrahls.
  • 2 zeigt die Radarstrahl-Hauptkeule und zwei Nebenkeulen, wie von einer Antenne gesendet.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Radar-Höhenmessers, der eine Signalverarbeitungsschaltungsanordnung zum Verarbeiten einer Nebenkeule einer Radarinformation enthält.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird hier ein Radar-Höhenmesser beschrieben, der eine Vorwärtsentfernungsmessung oder eine Voraussichtsfähigkeit bereitstellt. Um die Vorwärtsentfernungsmeßfähigkeit bereitzustellen, ist eine Antenne des Radar-Höhenmessers so konfiguriert und positioniert, daß eine der Nebenkeulen des Sendestrahls des Radar-Höhenmessers in einer Bewegungsrichtung (in der Regel vorwärts) des Flugzeugs, an dem der Radar-Höhenmesser montiert ist, gesendet wird. Die Nebenkeule wird nach vorne gesendet (eine weitere Nebenkeule wird nach hinten gesendet), auf der Basis des Trennwinkels zwischen der Hauptkeule und den Nebenkeulen. Wie unten näher beschrieben wird, enthält der Radar-Höhenmesser eine Dopplerverarbeitungsschaltung, die darauf beschränkt ist, Informationen des Nebenkeulenstrahls zu verarbeiten, der eine positive Dopplerverschiebung liefert. Eine positive Dopplerverschiebung erhält man in der Regel von einem Nebenkeulenstrahl, der entlang der Richtung der Fluglinie des Flugzeugs gesendet wird.
  • Der Radar-Höhenmesser stellt deshalb eine abwärts blickende Höhenfunktion, wie in der Technik bekannt ist, auf der Basis einer Hauptkeule des Sendestrahls zusammen mit einer Vorwärtsgelände- oder Hinderniswarnung auf der Basis einer Nebenkeule des Sendestrahls bereit. Der Radar-Höhenmesser stellt die Vorwärtswarnfunktion bereit und fügt dabei dem Radar-Höhenmesser nur geringfügige zusätzliche Signalverarbeitungsfunktionen hinzu. Ein von der Nebenkeule beleuchteter Bereich, der eine positive Dopplerverschiebung innerhalb der Radarinformation bereitstellt, wird durch Dopplersignalverarbeitung ausgewählt. Die hier beschriebene Voraussichtsfunktionalität des Radar-Höhenmessers ist deshalb ähnlich der Funktionalität, die von einem separaten Synthetic-Aperture-Radar bereitgestellt wird, aber ohne die hohen Kosten und das zusätzliche Gewicht für das Flugzeug, die von dem Synthetic-Aperture-Radar eingeführt werden.
  • 1 zeigt einen Radarstrahl 10, der eine Hauptkeule 12 und zwei Nebenkeulen 14, 16 enthält. Bei einem typischen Radar-Höhenmesser weist der Hauptstrahl 12 eine 3-db-Breite von etwa 40 Grad auf. Eine 3-db-Breite von 40 Grad führt zu einer Null-zu-Null-Breite der Hauptkeule 12 von etwa 90 Grad. Da eine Breite der Nebenkeule 14, 16 etwa die Hälfte der Breite der Hauptkeule 12 beträgt, beträgt eine Null-zu-Null-Breite der Nebenkeulen 14, 16 etwa 45 Grad. Deshalb beträgt ein Abstand zwischen Hauptkeule 12 und einer der Nebenkeulen 14, 16 etwa 67,5 Grad. Eine Breite der Nebenkeule 14, 16 beträgt die Hälfte der Breite der Hauptkeule 12, wobei die Nebenkeulen 14, 16 eine 3-db-Breite von etwa 20 Grad aufweisen.
  • 2 veranschaulicht einen Radarstrahl, der eine von einer an einem Boden des Flugzeugs 22 montierten nicht gezeigten Antenne gesendete Hauptkeule 20 enthält und auch eine Vorwärts-Nebenkeule 24 enthält und eine Rückwärts-Nebenkeule 26, die von der Antenne gesendet werden. 2 zeigt auch beispielsweise die Trennung von ungefähr 67,5 Grad zwischen Hauptkeule 20 und Vorwärts-Nebenkeule 24. Da die Hauptkeule 20 im wesentlichen vom Flugzeug 22 aus gerade nach unten zeigt, wird die Vorwärts-Nebenkeule 24 zu einem Bereich von etwa 57,5 Grad bis etwa 77,5 Grad von einer Mittellinie der Hauptkeule 20 aus gesendet (z.B. abgestrahlt). Der von einer vorausschauenden Nebenkeule 24 beleuchtete Bereich (67,5 ± 10 Grad) reicht in der Regel aus, um zu bestimmen, ob sich irgendwelche Hindernisse, beispielsweise eine Klippe 30, in einer Flugbahn des Flugzeugs 22 befinden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Antenne des Flugzeugs 10 um mehrere Grad, beispielsweise 10 Grad, geneigt. Beispielsweise ist durch Vorwärtsneigen der Antenne die Antennen-Heuptkeule 20 nicht länger vertikal bezüglich des Flugzeugs 22. Deshalb wird die Vorwärtskeule 24 (bei dem Neigungsbeispiel mit 10 Grad) zu einem Bereich von etwa 67,5 Grad bis etwa 87,5 Grad gesendet, was im wesentlich horizontal ist. Während sich bei dem geneigten Beispiel eine Mittellinie der Hauptkeule 20 nicht länger direkt unter dem Flugzeug 22 befindet, reicht die Neigung nicht aus, um die Entfernungsmeßfunktion, die eine Höhe des Flugzeugs 22 liefert, unwirksam zu machen.
  • Wie unten näher beschrieben, stellt der Radar-Höhenmesser einen abwärtsblickenden Höhenmesserstrahl, Hauptkeule 20, zusammen mit vorwärts und nach hinten beleuchteten Strahlen 24, 26 bereit, was eine Vorwärts- Entfernungsmessungsfähigkeit durch eine Dopplerverarbeitung von positiven Informationen von einer der Vorwärtskeule 24 und der Rückwärtskeule 26 gestattet. Bei bestimmten Ausführungsformen könnte die Rückwärtskeule 26 die zu verarbeitenden positiven Dopplerinformationen bereitstellen. Ein derartiges Beispiel ist ein Helikopter, der rückwärts fliegen kann.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Radar-Höhenmessers 50, der eine manchmal als Vorwärtswarneinheit 52 bezeichnete Signalverarbeitungsschaltungsanordnung zum Verarbeiten einer Information von einer Nebenkeule eines Radarsendestrahls enthält. Wie oben beschrieben verarbeitet bei einer Ausführungsform die Vorwärtswarneinheit 52 nur jene Informationen mit einer positiven Dopplerverschiebung. Der Radar-Höhenmesser 50 enthält auch einen Entfernungsverfolgungskanal 54 und einen Pegelkanal 56, wie in der Technik bekannt. Bei der gezeigten Ausführungsform enthält der Radar-Höhenmesser 50 eine Empfangsantenne 60, einen mit der Antenne 60 verbundenen Empfänger 64 und einen mit dem Empfänger 64 verbundenen Digitalisierer 66, die alle beim Vorverarbeiten von bei der Antenne 60 empfangenen Signalen verwendet werden. Der Radar-Höhenmesser 50 enthält weiterhin einen Sender 70 und eine Sendeantenne 72. Bei einer Ausführungsform enthält der Sender 70 einen Leistungsverstärker, einen Modulator, einen Einseitenband-(SSB)-Mischer und einen Zwischenfrequenz-(ZF)-Offsetgenerator.
  • Der Radar-Höhenmesser 50 sendet ein moduliertes Radarsignal (z.B. Sendeimpuls) von der Sendeantenne 72 in Richtung des Bodens. Nachdem ein Radarsignal von der Sendeantenne 72 gesendet worden ist, werden die reflektierten Signale innerhalb sowohl einer Hauptkeule als auch Nebenkeulen der Antenne von dem Boden darunter, vor und hinter dem Flugzeug durch die Empfangsantenne 60 empfangen. Die empfangenen reflektierten Signale werden durch den Empfänger 64 und den Digitalisierer 66 verarbeitet, bevor sie zu einem Entfernungsgatter und einem Korrelator in jedem der Vorwärtswarneinheit 52, des Entfernungsverfolgungskanals 54 und des Pegelkanals 56 weitergeleitet werden. Die bei der Empfangsantenne 60 empfangenen Signale enthalten Reflexionen von der Hauptkeule und den Nebenkeulen des gesendeten Impulses. Ausführungsformen von Radar-Höhenmessern, die eine einzelne Antenne sowohl für die Sende- als auch Empfangsfunktion verwenden, sind wohl bekannt und werden so angesehen, daß sie sich auf die hier beschriebene Vorwärtsentfernungsmeßfunktionalität anwenden lassen, unter Zusatz eines Zirkulators oder Sende-/Empfangsschalters zur gemeinsamen Nutzung der einzelnen Antenne.
  • Wie in 3 gezeigt, empfängt der Radar-Höhenmesser 50 und insbesondere die Vorwärtswarneinheit 52 von einem Trägheitsnavigationssystem (INS – inertial navigation system) des Fahrzeugs Luftfahrzeug- oder Flugzeug-(A/C)-Vertikal- und -Horizontalgeschwindigkeitsdaten und Anstellwinkel. Der Radar-Höhenmesser 50 stellt Höhe-über-Grund-(AGL – above ground level)-Höhendaten, die einem oder mehreren eines Piloten (über ein Display) und anderen Systemen innerhalb des Fahrzeugs, die Höhendaten verwenden, die Fahrzeughöhe identifizieren, zur Verfügung.
  • Der Entfernungsverfolgungskanal 54 enthält einen Entfernungsgatter/-korrelator 80, der das digitalisierte Radarinformationssignal von dem Digitalisierer 66 empfängt. Der Entfernungsverfolgungskanal 54 enthält auch ein Korrelationsbandpaßfilter (BPF) 82 und einen Entfernungsprozessor 88, der eine Höhe des Flugzeugs bestimmt. Der Pegelkanal 56 enthält einen Entfernungsgatter/-korrelator 90, der ebenfalls das digitalisierte Radarinformationssignal von dem Digitalisierer 66 empfängt. Der Gatter/Korrelator 90 empfängt auch ein Höhensignal von dem Entfernungsprozessor 88. Der Pegelkanal 56 enthält weiterhin ein Korrelationsbandpaßfilter (BPF) 92 und einen Pegelprozessor 98. Der Pegelprozessor 98 enthält eine Regelfunktion, um die Sendeleistung auf einen Pegel zu minimieren, der bei den Empfangsschaltungen ein ausreichendes Signal-Rauschverhältnis gestattet. Reduzierung der Sendeleistung auf ein für einen guten Betrieb erforderliches Minimum reduziert die Fähigkeit zur Detektion von Ausstrahlungen vom Radar-Höhenmesser 50 durch andere Radarempfänger.
  • Die Vorwärtswarneinheit 52 enthält einen Entfernungsgatter/-korrelator 100, der vom Digitalisierer 66 das digitalisierte Radarinformationssignal empfängt. Die Vorwärtswarneinheit 52 enthält auch ein Korrelationsbandpaßfilter (BPF) 102, einen Basisband-I/Q-Mischer 104, der das Radarinformationssignal zu der Basisbandfrequenz herunterabtastet, und das negative Dopplersignal effektiv eliminiert. Das Filtern und Mischen führt dazu, daß nur positive Dopplerinformationen (z.B. nur jene Informationen von der Nebenkeule in der Flugrichtung) an das Dopplerbandpaßfilter 106 weitergeleitet werden, und einen Vorwärtswarnprozessor 108. Der Vorwärtswarnprozessor 108 liefert ein Warnsignal 110, sollte sich eine Vorwärtsentfernung zu einem Objekt im Flugweg nach Bestimmung durch die Vorwärtswarneinheit 52 innerhalb eines Schwellwerts zum Aktivieren der Warnung 110 befinden. Ein derartiges Beispiel für ein Warnsignal 110 könnte sein, daß der Höhenmesser 50 durch die Vorwärtswarneinheit 52 bestimmt, daß sich im Flugweg des Flugzeugs in einer Entfernung von 1000 Yard ein Objekt befindet.
  • Wenn ein Radarsignal gesendet wird, kommt das Informationssignal mit der gleichen Frequenz wie das gesendete Signal plus oder minus einer Dopplerverschiebung zurück. Der Radarinformationsimpuls, der in einer in der Flugrichtung weisenden Nebenkeule empfangen wird, wird von der Frequenz her nach oben verschoben, was zu einem positiven Dopplersignal führt. Der Informationsimpuls, der in einer Nebenkeule empfangen wird, die in eine Richtung entgegengesetzt der Flugrichtung weist, wird von der Frequenz her nach unten verschoben, was zu einem negativen Dopplersignal führt. Der Basisband-I/Q-Mischer 104 mischt das negative Dopplersignal heraus. Durch ordnungsgemäßes Einstellen des Dopplerbandpaßfilters 106 kann jegliche Radarinformation, die durch die in der Flugrichtung weisende Nebenkeule empfangen wird, ausgewählt und begrenzt werden. Beispielsweise werden von dem Vorwärtswarnkanal 52 nur Radarinformationssignale verarbeitet, die von dem Doppler-beleuchteten Bereich vom Gelände 30 (in 2 gezeigt) reflektiert werden, indem die Mittenfrequenz des Filters 106 auf den anhand der Flugzeuggeschwindigkeit und des Anstellwinkels berechneten Dopplerwert gesetzt wird.
  • In Operation werden Gatter/Korrelatoren 90 und 100 an dem nächsten Ziel oder der Vorderflanke der Höheninformation fixiert. Gleichzeitig durchsucht der Entfernungsgatter/-korrelator 80 ständig eine Entfernung zu der nächsten Information in der berechneten Dopplergrenze. Entfernung ist im wesentlichen gleich der Zeit (d.h. die Zeit für den Empfang eines Informationssignals). Die Dopplerfrequenz und -bandbreite für das Doppler-BPF 106 wird auf der Basis der Luftfahrzeugsgeschwindigkeits- und -anstellwinkeldaten eingestellt, um die gewünschte Doppler-beleuchtete Bereichsposition in der Flugrichtung zu erhalten, wie in 2 dargestellt. Für das Dopplerbandpaßfilter 106 werden die Dopplermittenfrequenz und -bandbreite auf der Basis der Luftfahrzeugsgeschwindigkeit und des Anstellwinkels eingestellt (d.h. Klippe 30).
  • Die Vorwärtswarneinheit 52 verwendet jedoch zusätzliche Dopplerbandauswahlfunktionen, um ihre Verarbeitung auf Signale zu beschränken, die für eine Radarinformation repräsentativ sind, die positive Dopplerverschiebungen, eine Flugrichtung anzeigend enthält. Bei einer Ausführungsform sind dies die Radarinformationssignale von einer Nebenkeule eines Radarsendestrahls, wobei die Nebenkeule im allgemeinen in einer Flugrichtung gesendet wird. Anders ausgedrückt, es wird die Vorwärtsverarbeitungseinheit 52 auf die Verarbeitung von Radarinformationssignalen beschränkt, die von innerhalb eines beleuchteten Bereichs zurückgeschickt werden, der von der 20-Grad-Vorwärts-Nebenkeule 24 (in 2 gezeigt) (z.B. Reflexionen der Nebenkeule 24) beschränkt wird, und wobei insbesondere nur ein Bereich beleuchtet wird, der eine Kollision verursachen könnte. Dies ist in der Regel der Fall auf der Fluglinie mit einem gewissen vorbestimmten Spielraum über dem Hindernis.
  • Während Rückwärtsflugmanövern stellt die Rückwärtsnebenkeule 26 positive Dopplerinformationen bereit, und die Vorwärtsverarbeitungseinheit 52 ist darauf beschränkt, Radarinformationssignale zu verarbeiten, die von innerhalb eines Bereichs zurückgeschickt werden, der von der 20-Grad-Rückwärts-Nebenkeule 26 (in 2 gezeigt) begrenzt ist. Radarinformationen mit einer negativen Dopplerverschiebung werden innerhalb der Vorwärtsverarbeitungseinheit 52 unter Verwendung des Basisband-I/Q-Mischers 104 unterdrückt, und die eine positive Dopplerverschiebung anzeigende Nebenkeule wird weiter durch das Dopplerbandpaßfilter 106 auf den gewünschten Winkel beschränkt. Flugzeuganstellwinkel, Fahrzeuggeschwindigkeit und Vorhaltewinkel werden überwacht, um auf der Basis einer bestimmten Dopplermittenfrequenz dem Dopplerbandpaßfilter 106 Filterkoeffizienten 112 zu liefern.
  • Die Operation der Vorwärtsverarbeitungseinheit 52 wird weiter durch die folgenden Berechnungen dargestellt:
    Fd = Dopplerfrequenzverschiebung in einem um "a" Grad aus der Vertikalen gedrehten Vektor in Hertz. V = Fahrzeuggeschwindigkeit in Fuß/s. L = Wellenlänge in Fuß. Eine Dopplerfrequenzverschiebung ist deshalb Fd = (2V/L) × sin(a). Zur weiteren Veranschaulichung, wenn V = 40 Knoten oder 68 Ft/s und L = 0,229 Ft bei einer 4,3 GHz-Radarfrequenz, dann wird eine erforderliche Dopplermittenfrequenz zum Einschränken des Winkels auf 75 Grad vorwärts von der Vertikalen bei Annahme, daß die Flugrichtung für eine positive Dopplerverschiebung vorwärts ist, als Fd = 2 × (68/0,229) × sin(75) oder Fd = 574 Hz bestimmt. Eine Dopplerbandbreite zur Bereitstellung einer zwei Grad breiten Abdeckung auf dem 75-Grad-Dopplervektor wird berechnet als BW = 2 × ((68/0,229) × (sin(76) – sin(74)) oder BW = 5,4 Hz.
  • Bei dieser beispielhaften Berechnung wird ein Geschwindigkeitsmaß von 68 Ft/s beispielsweise von einer nicht gezeigten Fahrzeugträgheitsmeßeinheit bereitgestellt, und Filterkoeffizienten 112 werden für das digitale Bandpaßdopplerfilter 106 auf der Basis der Geschwindigkeit und eines vom Benutzer gewünschten Abdeckwinkels berechnet. Der I/Q-Mischer 104 dämpft negative Dopplerinformationen, was zu der Verarbeitung von nur positiven Dopplerinformationen führt, die die Dopplerinformationen sind, die eine Flugrichtung anzeigen.
  • Wenngleich nicht gezeigt, beinhaltet die Operation der Vorwärtsverarbeitungseinheit 52 das Steuern eines Entfernungsgatters in einem kontinuierlichen Suchmodus, wobei von einer nahen Entfernung hinaus bis zu einer weiten Entfernung gesucht wird, wie durch Fahrzeuggeschwindigkeit und eine gewünschte Kollisionswarnzeit bestimmt. Detektion einer möglichen Kollision werden dem Piloten mit einer hörbaren Warnung zusammen mit einer Zeit zum Aufprall auf der Basis von Geschwindigkeit und detektierter Entfernung bereitgestellt.

Claims (5)

  1. Radar-Höhenmesser (50), der folgendes umfaßt: mindestens eine Antenne (60, 72) zum Senden und Empfangen von Radarsignalen, wobei die ein Signal sendende Antenne mindestens eine im wesentlichen auf eine Flugbahn ausgerichtete Nebenkeule (24) aufweist; einen Entfernungsverfolgungskanal (54) zum Bestimmen einer Höhe aus den Radarinformationen und eine Vorwärtswarneinheit (52), wobei die Einheit Radarinformationssignale empfängt und beschränkt ist auf die Verarbeitung von Radarinformationssignalen aus der Nebenkeule, die positive Dopplerverschiebungen liefern.
  2. Radar-Höhenmesser (50) nach Anspruch 1, wobei die Vorwärtswarneinheit folgendes umfaßt: einen Entfernungsgatter und -korrelator (100), die Radarinformationssignale empfangen; ein Korrelationsbandpaßfilter (102), das ein Ausgangssignal des Entfernungsgatters und -korrelators empfängt; einen Basisband-I/Q-Mischer (104) der ein Ausgangssignal des Korrelationsbandpaßfilters auf einer Dopplerfrequenz herunterabtastet und ein Dopplerbandpaßfilter (106), das ein Ausgangssignal des Basisband-I/Q-Mischers filtert.
  3. Radar-Höhenmesser (50) nach Anspruch 2, weiterhin umfassend Filterkoeffizienten (112), wobei die Filterkoeffizienten das Dopplerbandpaßfilter (106) auf Radarinformationssignale von der Nebenkeule (24) beschränken, die positive Dopplerverschiebungen liefern.
  4. Radar-Höhenmesser (50) nach Anspruch 1, wobei die Vorwärtswarneinheit (52) Radarinformationssignale mit einer negativen Dopplerverschiebung unterdrückt.
  5. Radar-Höhenmesser (50) nach Anspruch 2, weiterhin mit einem Vorwärtsprozessor (108), wobei der Vorwärtsprozessor ein Warnsignal (116) auf der Basis eines Ausgangssignals des Dopplerbandpaßfilters (106) liefert.
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