DE602004005453T2 - Radar-antischwundsysteme und -verfahren - Google Patents

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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Radaroperationen und insbesondere Systeme und Verfahren zum Behandeln von Radarschwundproblemen, die bei schwebenden Operationen auftreten können.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aus US-A-6,407,697 ist ein Radarhöhenmeßgerät mit Frequenzdriftkompensation bekannt.
  • 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.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Radarhöhenmeßgeräts.
  • 2 veranschaulicht einen Antennenstrahlbereich bezüglich eines Radarentfernungstorbereichs für ein Radarhöhenmeßgerät.
  • 3 ist eine Seitenansicht der Darstellung des Antennenstrahlbereichs und des Radarentfernungstorbereichs von 2.
  • 4 veranschaulicht Radarentfernungstorimpulse bezüglich Sendeimpulsen und Bodenechos.
  • 5 veranschaulicht einen Antennenstrahlbereich bezüglich eines geschmälerten Radarentfernungstorbereichs.
  • 6 ist eine Seitenansicht eines geschmälerten Radarentfernungstorbereichs und des Antennenstrahlbereichs von 5.
  • 7 veranschaulicht das Dithern der Radarentfernungstorimpulse.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (5)

  1. Radarhöhenmeßgerät (10), das folgendes umfaßt: einen Sequencer (22) zum Modulieren eines ersten Signals; einen an den Sequencer gekoppelten Sender (20) zum Übertragen eines Radarsignals einschließlich des modulierten ersten Signals in Richtung des Bodens; einen Empfänger (28) zum Empfangen eines reflektierten Radarsignals vom Boden, wobei das empfangene Radarsignal das modulierte erste Signal enthält; einen Abtasttakt (14); und gekennzeichnet durch eine an den Abtasttakt gekoppelte Ditheringschaltung (15) und einen an den Empfänger und an die Ditheringschaltung gekoppelten Digitalisierer (32), wobei der Digitalisierer digitale Abtastwerte des empfangenen Radarsignals erzeugt, wobei der Abtasttakt, die Ditheringschaltung und der Digitalisierer mindestens einen Abschnitt einer Radarentfernungstorfunktion umfassen, die eine Radarentfernungstorbreite bereitstellt, die einem Sichtbereich (140) entspricht, der kleiner ist als ein Antennenausleuchtbereich (102), wobei der Sender das Radarsignal überträgt und eine Position des Radarentfernungstors innerhalb des Antennenausleuchtbereichs dithert, wo der Sender das Radarsignal überträgt.
  2. Radarhöhenmeßgerät (10) nach Anspruch 1, wobei der Digitalisierer (32) einen Analog-Digital-(A/D)-Umsetzer umfaßt, wobei der A/D-Umsetzer eine Öffnungszeit von etwa zwei Nanosekunden umfaßt.
  3. Radarhöhenmeßgerät (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Prozessor (24), wobei der Prozessor dem Digitalisierer (32) die Radarentfernungstorbreite liefert, wobei die Radartorentfernungsbreite auf eine Zeit ungefähr gleich einer einzelnen Abtastzeit des Analog-Digital-Umsetzers gesetzt ist.
  4. Radarhöhenmeßgerät (10) nach Anspruch 1, wobei zum Dithern einer Position des Radarentfernungstors die Ditherschaltung (15) so konfiguriert ist, daß sie ein Abtasttaktsignal von dem Abtasttakt (14) dithert, wobei das geditherte Abtasttaktsignal an den Digitalisierer (32) geliefert wird.
  5. Radarhöhenmeßgerät (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Prozessor (24), wobei zum Dithern der Position der Radartorposition der Prozessor bewirkt, daß die Ditherschaltung (15) eine Abtastung des modulierten ersten Signals derart verzögert oder beschleunigt, daß die Radartorposition plus oder minus der Zeit bewegt wird, die ein Radarimpuls benötigt, um sich ungefähr einen Fuß zwischen Radarübertragungen zu bewegen.
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