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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Radaroperationen und insbesondere
Systeme und Verfahren zum Behandeln von Radarschwundproblemen, die
bei schwebenden Operationen auftreten können.
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Flugplattformen
müssen
bei schwebenden Operationen in der Lage sein, eine Höhe einzuhalten. Ein
Beispiel für
eine derartige Flugplattform ist ein Helikopter, und ein Beispiel
für eine
derartige Operation ist ein Rettungsmanöver. Radarhöhenmeßgeräte sind üblicherweise in solchen Flugplattformen
als Teil eines Gesamtflugsteuersystems implementiert. Einige dieser
Flugplattformen verwenden das Flugsteuersystem, um Schwebehöhen beizubehalten,
und diese Flugsteuersysteme basieren während Schwebeoperationen auf
einer zuverlässigen
Leistung des Radarhöhenmeßgeräts.
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Ein
Radarhöhenmeßgerät 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 Sendstrahl von einem
Radar einen Bereich (zum Beispiel den Boden) „ausleuchtet", der den Sendestrahl
reflektiert (zurückschickt).
Der reflektierte Strahl (Bodenechos) wird an einer Empfangsantenne
des Radarhöhenmeßgeräts empfangen
und verarbeitet, um eine Höhe
zu bestimmen.
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Bodenechoschwund
aufgrund von Phasenauslöschungen
in Radarechosignalen ist bei schwebenden Operationen ein übliches
Ereignis. Ein Bodenechoschwund tritt auf, wenn ein Feld von am Boden
reflektierten Radarsendeimpulsen tatsächlich eine Vielzahl von Radarechos
reflektiert, deren Nettophase sich zu Null addiert, was zu einer
Gesamtradarechoamplitude von Null führt. wenn sich ein Flugzeug
in geringen Höhen
horizontal bewegt, treten dieser Bodenechoschwund und die entgegengesetzten
Amplitudenspitzen recht zufällig
und schnell auf, so daß ein
integriertes oder gefiltertes Nettoergebnis in der Regel keinen
Effekt auf die Leistung des Radarhöhenmeßgeräts aufweist.
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Bei
einer schwebenden oder anderen, die Höhe einhaltenden Operation mit
wenig oder keiner horizontalen Bewegung kann ein Bodenechoschwund
jedoch beliebig lange anhalten. Mindestens ein Ergebnis ist, daß das Radarhöhenmeßgerät das Verfolgen
unterbrechen kann, wobei eine unbestimmte Höhe an das Flugsteuersystem
geliefert wird.
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Aus
US-A-6,407,697 ist ein Radarhöhenmeßgerät mit Frequenzdriftkompensation
bekannt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Radarhöhenmeßgerät bereitgestellt,
das folgendes umfaßt:
einen
Sequencer zum Modulieren eines ersten Signals;
einen an den
Sequencer gekoppelten Sender zum Übertragen eines Radarsignals
einschließlich
des modulierten ersten Signals in Richtung des Bodens;
einen
Empfänger
zum Empfangen eines reflektierten Radarsignals vom Boden, wobei
das empfangene Radarsignal das modulierte erste Signal enthält;
einen
Abtasttakt; und gekennzeichnet durch
eine an den Abtasttakt
gekoppelte Ditheringschaltung und
einen an den Empfänger und
an die Ditheringschaltung gekoppelten Digitalisierer, wobei der
Digitalisierer digitale Abtastwerte des modulierten ersten Signals
erzeugt, wobei der Abtasttakt, die Ditheringschaltung und der Digitalisierer
mindestens einen Abschnitt einer Radarentfernungstorfunktion umfassen,
die eine Radarentfernungstorbreite bereitstellt, die einem Sichtbereich
entspricht, der kleiner ist als ein Antennenausleuchtbereich, wobei
der Sender das Radarsignal überträgt und eine
Position des Radarentfernungstors innerhalb des Antennenausleuchtbereichs
dithert, wo der Sender das Radarsignal überträgt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Radarhöhenmeßgeräts.
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2 veranschaulicht
einen Antennenstrahlbereich bezüglich
eines Radarentfernungstorbereichs für ein Radarhöhenmeßgerät.
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3 ist
eine Seitenansicht der Darstellung des Antennenstrahlbereichs und
des Radarentfernungstorbereichs von 2.
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4 veranschaulicht
Radarentfernungstorimpulse bezüglich
Sendeimpulsen und Bodenechos.
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5 veranschaulicht
einen Antennenstrahlbereich bezüglich
eines geschmälerten
Radarentfernungstorbereichs.
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6 ist
eine Seitenansicht eines geschmälerten
Radarentfernungstorbereichs und des Antennenstrahlbereichs von 5.
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7 veranschaulicht
das Dithern der Radarentfernungstorimpulse.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
eines Radarhöhenmeßgerät 10 veranschaulicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist
das Radarhöhenmeßgerät 10 in
ein Luftfahrzeug, beispielsweise einem Helikopter, integriert. Wie
unten ausführlich
beschrieben, enthält
das Radarhöhenmeßgerät 10 einen
effektiven Mechanismus, der gestattet, daß schwebende und haltende Operationen
eines Luftfahrzeugs ohne die bekannten Probleme des Bodenechoschwunds
der Radarechos bewerkstelligt wird. Das Radarhöhenmeßgerät 10 enthält einen
spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 12, einen Takt 14,
eine Ditherschaltung 15, eine Sendeantenne 18,
einen Sender 20, einen Sequencer 22, einen Prozessor 24,
eine Empfangsantenne 26, einen Empfänger 28, einen Zwischenfrequenz-(ZF)-Verstärkerfilter 30,
einen Digitalisierer 32 und einen Speicher 34.
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Der
Sender 20 überträgt Impulse
von HF-Energie durch die Antenne 18. Bei einer Ausführungsform
wird die HF-Energie
mit einem von dem Sequencer 22 erzeugten impulskompressions-Biphasen-codierten
Format moduliert. Die Ausgangsleistung des Senders 20 wird
vom Prozessor 24 auf Regelkreisart gesteuert. Die Ausgangsleistung
des Senders 20 wird vom Prozessor 24 im Hinblick
auf eine niedrige Wahrscheinlichkeit der Detektion durch unerwünschte abgestrahlte
Signal-Abhörer
auf ein Minimum reduziert.
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Die
Antenne 26 empfängt
vom Boden reflektierte Radarsignale. Die empfangenen Signale werden
vom Empfänger 28 verstärkt und
auf ZF herabgemischt und durch einen ZF-Verstärkerfilter 30 weiter
verstärkt
und bandbegrenzt. Der Digitalisierer 32 digitalisiert das
empfangene Signal von dem (ZF)-Verstärkerfilter 30 und
gibt die digitalisierten Abtastwerte an einen Speicher 34 ab.
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Der
Sequencer 22 wählt
Bodenechoabtastwerte aus, die einer gegenwärtigen Höhenverzögerung entsprechen (nach Bestimmung
durch Prozessor 24 und an den Sequencer 22 auf
einer internen Entfernungsleitung 36 gemeldet) und verschiebt
die ausgewählten
Abtastwerte vom Speicher 34 zum Prozessor 24.
Der Prozessor 24 bestimmt dann, ob die nächste Menge
von Abtastwerten hinsichtlich Entfernung näher heran oder weiter weg genommen werden
sollten, was eine Verzögerung
zwischen Sendeimpulsen und einem erwarteten Echo der Impulse entspricht.
Der Prozessor 24 erzeugt dann einen neuen internen Entfernungsbefehl,
was manchmal als das Bewegen eines Radarentfernungstors bezeichnet
wird. Das Ergebnis ist ein die Höhe
verfolgender Regelservo, so daß der
Prozessor 24 mit sich ändernder
Höhe ein
Maß für einen
Entfernungsverfolgungsfehler erzeugt, mit dem der zum Sequencer 22 zurückgeführte interne
Entfernungsbefehl geändert
wird. Der Prozessor 24 erzeugt eine Ausgabehöhe anhand
der bestimmten Entfernung.
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Die
Radarentfernung wird bestimmt durch Verwenden einer Zeitdauer, die
ein Radarimpuls benötigt,
um sich von einer Senderantenne zum Boden auszubreiten, um von einem
Ziel (zum Beispiel dem Boden) zu reflektieren und dann als ein Radarechosignal
zur Empfangsantenne 26 zurückzukehren. Ein in den Digitalisierer 22 integriertes
Radarentfernungstor ist im wesentlichen ein Schalter, der die Verarbeitung
nur ausgewählter
Abtastwerte des Echosignals gestattet. In einigen Kontexten impliziert
ein „Entfernungstor" einen Schalter,
der für
eine finite Zeitdauer während
des Durchlaßintervalls
geschlossen sein kann, doch entsprechen Entfernungstore im Kontext
digitaler Signalverarbeitung innerhalb des Durchlaßintervalls
genommenen diskreten Abtastwerten. Das Echosignal kann erst ab dem
Zeitpunkt, zu dem der Schalter geschlossen ist, durch das Entfernungstor
hindurchtreten. Wenn beispielsweise ein Radarentfernungstor auf
eine Schrägentfernung
von 1000 Fuß eingestellt
ist, wird das Entfernungstor zwei Mikrosekunden (was die Zeitdauer
entsprechend Radarsignalen ist, die eine Entfernung von etwa 100 Fuß zurücklegen)
nach der Übertragung
warten und dann schließen,
damit das abgetastete Echosignal hindurchtreten kann. Die Zeit,
während
der der Schalter geschlossen ist, wird als die Torbreite bezeichnet.
Ein Entfernungsprozessor innerhalb des Prozessors 24 ist
für das
Einstellen der Schrägentfernung
der Bereichstore im Digitalisierer 32 verantwortlich.
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Jeder
Radarimpuls, der zum Boden gesendet wird, kehrt aufgrund einer Geländeaufweitung, begrenzt
durch einen Antennenausleuchtbereich, als ein breiteres Signal zurück. Der
Digitalisierer 32 beginnt mit dem Abtasten und Digitalisieren
(wobei er effektiv die Durchlaßfunktion
ausführt)
auf einen Befehl vom Sequencer 22 hin, welcher Zeitpunkt
die Torposition zeitlich (entsprechend Radarentfernung) nach Übertragung
eines Radarsignals markiert. Der Digitalisierer 32 gibt
dann die Abtastwerte an den Speicher 34 aus, auf den der
Prozessor 24 zugreift, um die oben beschriebene Radarentfernungstorfunktion
auszuführen.
Um den nächstgelegenen
beziehungsweise allgemein höchsten
Punkt am Boden zu identifizieren, muß der nächste oder frühste Abtastwert
mit Energie identifiziert werden.
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Der
Digitalisierer 32 gibt durchgelassene Abtastwerte an den
Speicher 34 aus, wo die Abtastwerte schließlich durch
die Entfernungsverarbeitungsfunktion innerhalb des Prozessors 24 verarbeitet werden.
Die Regelkreis-Entfernungsbearbeitungsfunktion
fragt die aus dem Speicher 34 empfangenen Abtastwerte ab
und verfolgt die Torposition an der Vorderflanke des Echos (z.B.
den ersten Abtastwert mit Energie). Die Abtastwertanzahl oder der
Zeitpunkt bezüglich
der Sendezeit, bei der der erste Abtastwert mit Energie erhalten
wird, wird als die Schrägentfernung
zum nächstgelegenen
Ziel für
diese Radarübertragung
bezeichnet. Die Entfernungsverarbeitungsfunktion innerhalb des Prozessors 24 setzt die
Radarentfernungstorfunktion innerhalb des Prozessors 24 auf
die entsprechende Schrägentfernung. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
beginnt die Entfernungsverarbeitungsfunktion ihre Abfrage der vom
Digitalisierer 32 durch Speicher 34 empfangenen Abtastwerte
zu einem Zeitpunkt entsprechend einem historischen Höhenmittelwert,
der anhand vorhergegangener Höhenberechnungen
bestimmt wird. Die Entfernungsverarbeitungsfunktion bewegt dann das
Entfernungstor nach innen oder zeitlich früher, bis der erste Abtastwert
mit einer von Null verschiedenen Energie identifiziert ist.
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Bei
einer Ausführungsform
bilden die Ditherschaltung 15, der Radarempfänger 28,
der Digitalisierer 32, der Speicher 34 und der
Prozessor 24 einen Schmales-Entfernungstor-Generator innerhalb des
Radarhöhenmeßgeräts. Bei
einer Ausführungsform
ist der Digitalisierer ein Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzer, der
Abtastwerte nach jeder Radarimpulsübertragung nimmt und mit der
Radarlaufzeit (oder Radarentfernung) bestimmt durch Prozessor 24 an
den Digitalisierer 32 vom Sequencer 22 liefert.
Bei geringeren Höhen,
wo es zu einem Bodenechoschwund kommen kann, setzt der Sequencer 22 eine
Torbreite des Entfernungstorgenerators auf eine Breite gleich der
Breite eines einzelnen Abtastwertes, was zu einem zwei Nanosekunden
breiten Tor führt
(die Zeit, die ein Radarsignal benötigt, um sich einen Fuß oder einen
Radarfuß auszubreiten).
Das sehr schmale Tor wird durch die 100-MHz-A/D-Converter-Aperturzeit (die tatsächliche
Zeit, die erforderlich ist, um einen einzelnen Abtastwert zu nehmen) von
etwa zwei Nanosekunden erzeugt. Bei größeren Höhen, wo es nicht wahrscheinlich
ist, daß ein
Bodenechoschwund auftritt, wird die Torbreite auf viele der Zwei-Nanosekunden-Abtastwertbreiten (100-MHz-Aperturzeit) vergrößert, um
das Tastverhältnis
des Radarempfängers 28 zu
vergrößern, damit
man die bei den größeren Höhen erforderliche
erhöhte
Empfindlichkeit erhält.
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Der
Betrieb des Radarhöhenmeßgeräts 10 bezüglich Sendeimpulsen
und Entfernungstorsteuerung wird weiter bezüglich 2 bis 7 beschrieben. 2 veranschaulicht
den Radarhöhenmeßgerätbetrieb
beispielsweise beim Schweben bei geringer Höhe, wie von einem Helikopter 100 zu
erwarten wäre.
Bei einer schwebenden Höhe
von etwa 20 Fuß führen Radarsendeimpulse
von einem typischen 50-Grad-Senderantennenstrahl zu einem etwa 18,6-Fuß-Durchmesser-Antennenstrahlausleuchtbereich 102,
der Teile des Radarsendeimpulses empfängt (z.B. den Radarsendestrahl).
Der Einsatz eines Radarhöhenmeßgeräts, das
eine 20-Nanosekunden-Entfernungstorbreite aufweist, wie es üblicherweise
verwendet wird, führt
jedoch dazu, daß Radarechos
aus einem Radartorbereich 104 verarbeitet werden, der einen
Sichtbereich mit einem Durchmesser von ungefähr 45 Fuß aufweist. Daß der Antennenausleuchtbereich 102 kleiner
ist als der Entfernungstorsichtbereich 104, ist eine Ursache
für Bodenechoschwund,
weil zwar der getaktete Sichtbereich größer ist als der von der Antenne
beleuchtete Bereich, die einzige während des Torintervalls erhältliche
Energie die von dem von der Antenne beleuchteten Bereich ist. Während die
Torposition bewegt oder geringfügig
gedithert wird, wird in der Position der gleiche beleuchtete Bereich
abgetastet. Mit anderen Worten hat sich nichts geändert, und
wenn ein Schwund vorlag, liegt der Schwund immer noch vor.
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Wie
in 3 gezeigt, stellen Durchmesser des Antennenstrahlausleuchtbereichs 102 und
des Entfernungstorsichtbereichs 104 ein Radarentfernungstor-
und eine Radarantennenstrahlbeziehung mit einer typischen kleinsten
Entfernungstorbreite von 20 Nanosekunden (10 Radarfuß breit)
dar und basiert weiterhin auf einer Höhe von 20 Fuß, was eine
typische Höhe
bei schwebenden und Rettungsoperationen ist. Unter solchen typischen
schwebenden Bedingungen, und wie oben beschrieben, weist der Entfernungstorbereich 104 einen
Durchmesser von etwa 45 Fuß auf,
der ein Bereich ist, der von dem Schnitt eines 20 Nanosekunden (10
Radarfuß)
breiten Entfernungstors mit Gelände
in 20 Fuß Höhe ausgeleuchtet
wird. Der Entfernungstorbereich 104 liegt deshalb weit
außerhalb
eines 18,6-Fuß-Durchmesser-Antennenstrahlausleuchtbereichs 102,
der der Bereich ist, der von einem typischen 50-Grad-Sendeantennenstrahl
vom Radarhöhenmeßgerät 10 in
20 Fuß Höhe ausgeleuchtet
wird.
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Die 2 und 3 veranschaulichen,
daß bei
geringen Höhen,
und mit kleinsten Entfernungstorbreiten, die gegenwärtig in
Radarhöhenmeßgeräte eingebaut
sind, ein Bodenechoschwund durch Bewegen des Radarentfernungstors
nicht eliminiert werden kann. Der Grund ist, daß die engste Entfernungstorbreite,
die bei bekannten Höhenmeßgeräten erreicht
werden kann, immer noch einen Entfernungstorsichtbereich 104 aufweisen,
der vom Durchmesser viel größer ist
als der von dem Antennenstrahlausleuchtbereich 102 ausgeleuchtete
Bereich.
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4 veranschaulicht
einen Sendeimpulse 110 von beispielsweise einem Radarhöhenmeßgerät 10 und
die Laufzeiten zwischen jedem Sendeimpuls 110. Ein Radarentfernungstor
wird auf eine durch Abtastwert 112 dargestellte Zeit gesetzt,
die etwa die Zeit ist, zu der eine Radarsendeimpulsreflexion 114 bei
der Empfangsantenne 26 des Radarhöhenmeßgeräts 10 empfangen wird.
Bekannte A/D-Umsetzter, die einen Dynamikbereich aufweisen, der
zum Einsatz als Digitalisierer in einem Radarhöhenmeßgerät ausreicht, laufen mit einer
größten getakteten
Abtastgeschwindigkeit von etwa 100 MHz. Wie in 4 dargestellt,
ist eine 100-MHz-Abtastrate 116 zehn Nanosekunden (oder
5 Radarfuß)
zwischen Abtastwerten. Die 100-MHz-Abtastrate 116 führt dann
zu einer Fünf-Fuß-Torpositionsauflösung. Unter
Bezugnahme auf die 100-MHz-Abtastrate 116 ist zu sehen, daß Zeiten
zwischen den individuellen Abtastwerten liegen, wo andere Abtastwerte
durch Dithern der Zeiten genommen werden können, bei denen Abtastwerte 118 und 120,
die dem Abtastwert 112 vorausgehen und ihm folgen, genommen werden
(Torposition). Der Ausdruck „Dithern", wie er hier verwendet wird,
bedeutet das Springen einer Position (Sichtbereich) eines Entfernungstors
um einen Zeitpunkt herum.
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Individuelle
Abtastwerte in einem Radarentfernungstor werden durch eine Radarhöhenverzögerung verzögert, die
von den oben beschriebenen Radarverarbeitungsfunktionen innerhalb
des Prozessors 24 bereitgestellt werden, wobei die kleinste
effektive Entfernungstorbreite eine Abtastaperturzeit des A/D-Umsetzers
(Digitalisierer 32) ist. Bei einer Ausführungsform jedoch enthält der Prozessor 24 Funktionalität zum Dithern
eines Sichtbereichs einer Radarentfernungstorposition, was manchmal
als ein Tor-Patch bezeichnet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel
des Ditherns des Entfernungstorsichtbereichs wird der Radarentfernungstorsichtbereich
um plus oder minus die Zeit bewegt, die ein Radarimpuls benötigt, um
sich zwischen Radarsendeimpulsen einen Fuß auszubreiten, damit man ein
anderes Torpatch für
jede Radarübertragung
erhält.
Das Dithern liefert deshalb eine sehr schnelle Entfernungstorbewegung
um die gewünschte
Position herum und reduziert oder eliminiert Effekte von Bodenechoschwund,
da der gesehene Torbereich für
jede neue geditherte Torposition verschieden ist, aber immer noch
innerhalb des von der Antenne ausgeleuchteten Bereichs.
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Eine
Torposition, die um ein Fuß gedithert wird,
wird bei einer Ausführungsform
von einer Ditherschaltung 15 bereitgestellt, die einen
Abtasttakt 14 dithert, der an den Digitalisierer 32 geliefert wird
(alle in 1 gezeigt). Bei einer Ausführungsform
ist die Ditherschaltung 15 eine programmierbare Verzögerungsleitung,
oder in einer alternativen Ausführungsform
enthält
die Ditherschaltung 15 mehrere auswählbare Verzögerungswege. Es wird erwartet, daß A/D-Umsetzer
mit dem von einem Radarhöhenmeßgerät geforderten
Dynamikbereich mit Abtastfrequenzen von 500 MHz arbeiten werden
zur Verfügung
stehen werden, die in der Lage sein werden, ein Zwei-Nanosekunden-(ein
Radarfuß)-Abtastintervall bereitzustellen.
Wenn solche A/D-Umsetzer verwendet werden, erübrigt sich die Ditherschaltung 15,
da die Ditherfunktion vom Prozessor 24 bereitgestellt werden
kann. Der Prozeß für das Dithern
einer Radarentfernungstorposition wird unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 7 weiter
beschrieben.
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Die 5 und 6 veranschaulichen
ein Ergebnis, das eintritt, wenn ein Radarentfernungstor, das sehr
eng ist und gedithert werden kann, in das Radarhöhenmeßgerät 10 wie bezüglich 1 beschrieben
integriert wird. Wie gezeigt, liefert der Helikopter 100 einen
Antennenstrahlausleuchtbereich 102 von etwa 18,6 Fuß wie oben
beschrieben. Durch Integrieren einer sehr engen Radarentfernungstorbreite
von etwa zwei Nanosekunden (ein Radarfuß) wird ein 6,4-Fuß-Durchmesser-Entfernungstorsichtbereich 140 bereitgestellt.
Der Entfernungstorsichtbereich 140 liegt durchaus innerhalb
des 18,6-Fuß-Antennenpatches
102. Da der Entfernungstorsichtbereich 140 erheblich kleiner
ist, gibt es erheblich Raum zum Bewegen des Entfernungstorsichtbereichs 140 zu
mehreren Stellen innerhalb des Antennenstrahls, der den Antennenstrahlausleuchtbereich 102 erzeugt,
durch Implementierung der Ditherschaltung 15, wie gezeigt
ist. Wenngleich in 5 fünf verschiedene Entfernungstorsichtbereiche 140 gezeigt
sind, versteht sich, daß,
um dem Problem des Bodenschwunds entgegenzuwirken, die Entfernungstorsichtbereiche 140 von
Abtastwert zu Abtastwert nur geringfügig bewegt zu werden brauchen
und tatsächlich
einen Bereich des vorausgegangenen Abtastwerts teilweise überlappen
können. Außerdem können innerhalb
des Antennenstrahlausleuchtbereichs 102 weniger als oder
viel mehr als fünf
Entfernungstorsichtbereiche 140 enthalten werden.
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Die
oben beschriebene Lösung
für den
Radarbodenechoschwund ist ein System und ein entsprechendes Verfahren
zum Erzeugen eines Entfernungstors von ausreichend engem Maß, was zu
einem Entfernungstorsichtbereich 140 führt, der erheblich kleiner
ist als der Antennenstrahlausleuchtbereich 102. Durch schnelles
Bewegen dieses Entfernungstorausleuchtbereichs 140 innerhalb
des Antennenstrahlausleuchtbereichs 102, wenn ein Schwund aufzutreten
beginnt, tritt ein geringfügig
anderes Beleuchtungspatch (Entfernungstorsichtbereich 140) auf
und erzeugt eine andere Phasenbeziehung zu einem vorherigen Bodenecho,
was zu wenig oder keinem Bodenechoschwund führt.
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Die
Implementierung eines Schmales-Entfernungstor-Generators und einer Ditherschaltung 15 (in 1 gezeigt)
innerhalb des Radarhöhenmeßgeräts 10 liefert
eine einfache und dennoch effektive Lösung zu den Problemen des Bodenechoschwunds, die
in der Regel beim Schweben auftreten. Bei einer Ausführungsform
nimmt ein Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-(A/D)-Umsetzer innerhalb
des Digitalisierers 32 (in 1 gezeigt)
nach jeder Radarimpulsübertragung
einen einzelnen Abtastwert des Entfernungstorsichtbereichs 140.
Das Nehmen des Abtastwerts wird durch eine Radarhöhenverzögerung verzögert, die
durch bekannte Radarverfolgungsfunktionen innerhalb des Prozessors 24 bereitgestellt
wird. Die effektive Radarentfernungstorbreite ist deshalb die Abtastaperturbreite
des A/D-Umsetzers. Aperturzeiten für Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzer
liegt unter zwei Nanosekunden oder einer Radartorbreite von etwa
einem Fuß.
Der Prozessor 24 enthält
weiterhin Funktionalität
zum Dithern des Radarentfernungstorsichtbereichs. Durch Dithern
des Gatesichtbereichs (Dithern des Abtasttakts in ein Abtasttakteingangssignal
eines A/D-Umsetzers) werden Radarechos an verschiedenen Positionen
innerhalb des Antennenstrahlausleuchtbereichs 102 abgetastet,
wodurch die Effekte des Bodenechoschwunds eliminiert werden.
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7 veranschaulicht
weiterhin das Dithern einer Torposition. Die Wellenform 150 veranschaulicht
ein Radarentfernungstor für
ein Radarhöhenmeßgerät, das einen
Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzer verwendet, der kein Dithern des Entfernungstors
enthält.
Die Impulse 152 sind etwa zwei Nanosekunden breit, und
ihr Auftreten ist gleichmäßig beabstandet,
beispielsweise treten Impulse 152 alle 100 Mikrosekunden
auf. Die Wellenform 154 veranschaulicht auch ein Entfernungstor
für das
Radarhöhenmeßgerät 10,
das einen Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzer verwendet, und implementiert das
Dithern des Entfernungstors wie oben beschrieben. Wenngleich der
Impuls 156 eine Dauer von zwei Nanosekunden aufweist, ist
auch er zeitlich auf den Impuls 152 ausgerichtet. Der Impuls 158 wird
jedoch im Radarhöhenmeßgerät 10 um
etwa zwei Nanosekunden gedithert, wodurch der Impuls 158 etwa
zwei Nanosekunden vor dem zweiten Impuls 152 auftritt. Der
Impuls 160 ist um etwa vier Nanosekunden vom Impuls 158 gedithert
worden. Deshalb tritt der Impuls 160 etwa zwei Nanosekunden
nach dem entsprechenden dritten Impuls 152 auf. Durch Dithern
von Radartorimpulsen auf ähnliche
Weise zu dem bezüglich
der Impulse 158 und 160 dargestellten Dithern wird
ein anderer Sichtbereich innerhalb des Antennenausleuchtbereichs,
der die Radarsendeimpulse reflektiert, abgetastet, und Bodenechoschwund
wird signifikant reduziert oder eliminiert.
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Durch
Integrieren der oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen in
Radarhöhenmeßgeräte können die
bekannten Probleme von Bodenechoschwund, die in der Regel während des
Schwebens und anderer ähnlicher
Manöver
auftreten, überwunden
werden. Die oben beschriebenen Verbesserungen erhöhen deshalb
die Sicherheitsmerkmale, die von existierenden Radarhöhenmeßgeräten bereitgestellt
werden.