JPH03181876A

JPH03181876A - Radar equipment

Info

Publication number: JPH03181876A
Application number: JP1322044A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Yasumi; 八角　泰正
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1991-08-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、航空機搭載のドツプラ航法用レーダ装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an aircraft-mounted Doppler navigation radar device.

[Conventional technology]

ドツプラ航法用レーダば、一定周波数での大地筐たは海
面への送信に対し、受信信号に送信源の速度、すなわち
搭載航空機の対地速度に比例したドップラシフトが発生
することを応用し、航空機速度を求めるものである。Doppler navigation radar uses the fact that when a fixed frequency is transmitted to the ground or the sea surface, a Doppler shift occurs in the received signal in proportion to the speed of the transmission source, that is, the ground speed of the aircraft on board. This is what we seek.

ドップラシフトの原理は、第２図に示すように航空機の
速度ベクトルＶと送信波ビームとのなす角をθとすると
１反射受信周波数に含１れる周波数偏位ｆｄが次式とな
るものである。The principle of Doppler shift is that, as shown in Figure 2, if the angle between the aircraft's velocity vector V and the transmitted wave beam is θ, then the frequency deviation fd included in one reflected reception frequency is as follows: .

ｆｔｔａ＝−Ｖ−■θ にこで、Ｃは電波の伝ばん速度、ｆｔは送信周波数を示す
。ft ta=-V-■θ where C is the propagation speed of radio waves, and ft is the transmission frequency.

ドツプラ航法用レーダの原理を示す一例を＃Ｘ１図に示
す。この例では航空機の機首軸及び偏流軸に関して対称
に投射される４本のアンテナビームがある。An example of the principle of Doppler navigation radar is shown in Figure #X1. In this example, there are four antenna beams that are projected symmetrically about the aircraft's nose and drift axes.

航空機の速度ベクトルＶを２機首軸、偏流軸及び垂直軸
方向の成分に分けて表わすと、ドツプラ基本式から次の
ようになる。If the velocity vector V of the aircraft is divided into components in the directions of the two nose axes, the drift axis, and the vertical axis, it becomes as follows from the Doppler basic equation.

２ｆｔｆｄ３　＝−（−ＶＨＡｃｏｓｒ　＋ＶＤＡＣＯＩｌ（
Ｆ　　Ｖ’ｚＡａｓφ）ｆｔｆｄ４　＝　　　　（ＶＨＡｃｃｓ　ｒ　＋ＶＤＡａ）
６０−ＶＺＡＬ３φ）にれらドツプラ信号から、下記の式により機首速度、偏流
速度及び垂直速度が得られる。2ft fd3 =-(-VHAcosr +VDACOIl(
F V'zAasφ)ft fd4 = (VHAccs r +VDAa)
60-VZAL3φ), the nose speed, drift speed, and vertical speed can be obtained from the Doppler signal using the following formula.

ＶＨ人＝　　　　　　　　（ｆｄ３−ｆｄ２）４ｆｔ（
２）σ 垂直速度４ｆｔｆ（１１＋ｆｄ４：＝　− ｖｚＡ部φ 一〇ｖ　ｚ　人＝　−（ｔ　ａ　１＋ｆ　ｄ　ｓ　）４ｆｔ
（ｆｆｌφ ４ｆｔｆｄ２−）−ｆｄ４＝　　　　　ＶＺＡ（ＸＥφ従来の
ドツプラ航法用レーダでは、この原理式から機首速度Ｖ
ＨＡ、偏流速度ｖＤＡ、垂直速度ＶＺＡを求めるもので
あるが、この処理を行なうため。VH person = (fd3-fd2)4ft(
2) σ Vertical speed 4ft f(11+fd4:= - vzA part φ 10v z person = -(ta 1+f d s ) 4ft
(fflφ 4ft fd2−)−fd4=VZA(XEφIn the conventional Doppler navigation radar, from this principle formula, the nose speed V
In order to perform this process, HA, drift velocity vDA, and vertical velocity VZA are determined.

航空機の機首軸及び偏流軸に関し対称な４本のビームを
投射している。この４本のビームは、ＩＥ２図にかける
ビーム１→ビーム２→ビーム３→ビーム４の順に繰す返
し投射し、４本のビームからの反射信号が得られた時点
での処理結果から、各速度を求めている。It projects four beams that are symmetrical about the nose axis and drift axis of the aircraft. These four beams are projected onto the IE2 diagram repeatedly in the order of beam 1 → beam 2 → beam 3 → beam 4, and from the processing results when the reflected signals from the four beams are obtained, each I'm looking for speed.

（発明が解決しようとする課題〕このように従来の航空機搭載ドツプラ航法用レーダでは
、各速度成分を求めるための投射ビームの切す替えは時
分割で行なわれて会、す、各ビーム毎に得られるドツプ
ラ成分子ａｊ、　ｆｄ２．　　ｆｄ４゜およびｆａ４は
観測時間に差があるものとなる。また、航空機そのもの
も２時々刻々運動しているため、この観測時間の差は処
理結果の誤差成分となるものであυ、システム誤差とな
るなどの問題点があった。(Problem to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional aircraft-mounted Doppler navigation radar, the projection beams for determining each velocity component are switched in a time-sharing manner. The obtained Doppler component elements aj, fd2.fd4° and fa4 have different observation times.Also, since the aircraft itself is moving every moment, this difference in observation time is an error component of the processing result. However, there were problems such as system errors.

この発明は、上記のような問題を解消するためになされ
たもので、同時に複数のアンテナ・ビームを合威し２反
射信号を同一時刻に処理することを可能とし、観測時間
の差によるシステム誤差の問題を解決できるドツプラ航
法用レーダを得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it makes it possible to simultaneously combine multiple antenna beams and process two reflected signals at the same time, thereby reducing system errors caused by differences in observation times. The purpose of this study is to obtain a Dotsupura navigation radar that can solve this problem.

[Means to solve the problem]

この発明に係わるレーダ装置は、アンテナ部分に複数の
素子を配列し、各素子の受信系に接続するディジタルビ
ーム形成回路とを付加したものである。A radar device according to the present invention has a plurality of elements arranged in an antenna portion and a digital beam forming circuit connected to a receiving system of each element.

[Effect]

この発明にかいては、ディジタルビーム形成回路により
、各アンテナ素子からの位相振幅情報によシ、４本のビ
ームを合成することが可能となり。According to this invention, the digital beam forming circuit makes it possible to combine four beams based on the phase amplitude information from each antenna element.

この４本のビームからレーダ反射信号を同時に受信し、
信号処理するため観測時間の差を生じることなく高精度
で航空機の各軸速度を求めることができる。Radar reflected signals are received from these four beams simultaneously,
Because it processes signals, it is possible to determine the speed of each axis of the aircraft with high precision without creating a difference in observation time.

〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

ｆｌｃ１図は、この発明のレーダ装置の構成図であ！１
．（２＋）　〜（２ｎ）の素子アンテナ、　　（ｈ）　
〜（３ｎ）の送受切換器、その送受切換器に接続される
（４１）〜（４ｎ）の高電力増幅器、　　（５１）〜（
５ｎ）の位相制御器、および送受切換器に接続される（
６１）〜（６ｎ）の受信器から成っている（１１）〜（
１ｎ）はレーダ・アンテナを構成するｎ個の素子、　　
（７１）〜（７ｎ）は上記（６１）〜（６ｎ）に接続す
る受信信号線、（８）は上記（５１）〜（５ｎ）に接続
する送信電力給電線、（９１は上記（７１）〜（ｉｎ）
に接続するディジタルビーム形成回路、ａｏは上記（８
）に接続する励振器、αＤは上記（９）に接続するドツ
プラ検出部。Figure flc1 is a configuration diagram of the radar device of this invention! 1
．． (2+) ~ (2n) element antenna, (h)
~ (3n) transmission/reception switching device, (41) ~ (4n) high power amplifiers connected to the transmission/reception switching device, (51) ~ (
5n) phase controller and the transmitter/receiver switcher (
The receivers (11) to (61) to (6n) consist of receivers (11) to (6n).
1n) are n elements forming the radar antenna,
(71) to (7n) are reception signal lines connected to the above (61) to (6n), (8) are transmission power feed lines connected to the above (51) to (5n), (91 is the above (71) ~(in)
The digital beam forming circuit connected to, ao is the above (8
), and αD is the Doppler detection unit connected to (9) above.

α２は上記ａｎに接続する計算処理器、ａ３は上記ａ３
での計算処理に必要な自機の姿勢データを供給するため
の関連装置である自機姿勢セン廿である。α2 is the calculation processor connected to the above an, and a3 is the above a3
This is an aircraft attitude sensor, which is a related device for supplying aircraft attitude data necessary for calculation processing.

次に動作について説明する。レーダとしての送信は、励
振器ａ１で発生する信号が送信電力給電線（８）を通じ
、素子（１１）〜（１ｎ）にかける位相制御器（５１）
〜（５ｎ）にシいて４木の受信ビームをカバーするよう
な広角送信ビームを形成するよう位相変化を受は高電力
増幅器（４１）〜（４ｎ）に供給され増幅された後、送
受切換器（３１）〜（３ｎ）を経由して素子アンテナ（
２１）〜（２ｎ）から放射されることにより行なわれる
。空間に放射された送信波は地表管たは海面で反射し、
素子アンテナ（２１）〜（２ｎ）で受信され、送受切換
器（３１）〜（３ｎ）を経由して受信器（６１）〜（６
ｎ）に入力する。入力信号は、受信器（６１）〜（６ｎ
）で増幅されディジタル信号に変換された後、受信信号
線（７１）〜（７ｎ）を通じディジタルビーム形成回路
（９）に送られフーリエ変換等の技術によりマイクロ波
信号としてではなくディジタル信号としてＷＪ１図に示
したような４本の受信ビームに合成される。Next, the operation will be explained. For transmission as a radar, the signal generated by the exciter a1 passes through the transmission power feed line (8) and is applied to the elements (11) to (1n) by the phase controller (51).
~(5n) to form a wide-angle transmitting beam that covers four receiving beams. (31) to (3n) via the element antenna (
21) to (2n). The transmitted waves radiated into space are reflected by surface pipes or the sea surface,
It is received by the element antennas (21) to (2n), and transmitted to the receivers (61) to (6) via the transmitter/receiver switchers (31) to (3n).
n). The input signal is sent to the receivers (61) to (6n
) is amplified and converted into a digital signal, and then sent to the digital beam forming circuit (9) through receiving signal lines (71) to (7n), where it is converted into a digital signal rather than a microwave signal using techniques such as Fourier transform (Figure WJ1). The signals are combined into four receiving beams as shown in .

この４本の受信信号はドツプラ検出部αυによりドツプ
ラシフトが検出され、計算処理部α２に送られる。計算
処理部ＵＪでは、航空機に搭載されている関連装置であ
る自機姿勢センサ０からの自機姿勢データに基づき、前
述のドツプラ航法用レーダの原理式から機体の各軸速度
を計算する。従って。The Doppler shift of these four received signals is detected by the Doppler detection section αυ and sent to the calculation processing section α2. The calculation processing unit UJ calculates the speed of each axis of the aircraft based on the aircraft attitude data from the aircraft attitude sensor 0, which is a related device mounted on the aircraft, from the principle equation of the Doppler navigation radar described above. Therefore.

受信信号を得るために４本のビームを時分割で走査する
ことなく、同一時刻に入力した反射波がディジタル的に
同時に処理されることになる。The reflected waves input at the same time are digitally processed simultaneously without scanning the four beams in a time-division manner to obtain a received signal.

〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によればディジタルビーム合成
回路により４本のビームを合威し、同時に受信信号処理
を行なうことができ、従来のドツプラ航法用レーダにあ
った観測時間の差によるシステム誤差を解決でき、精度
の高い各機軸速度を得ることが可能となシ、高性能航法
装置が実現できる。As described above, according to the present invention, it is possible to combine four beams using a digital beam combining circuit and perform received signal processing at the same time. It is possible to solve this problem, obtain highly accurate speeds of each axis, and realize a high-performance navigation system.

[Brief explanation of drawings]

第１図はこの発明によるドツプラ航法用レーダの機能構
成図、第２図はドツプラ航法用レーダの原理を示す図で
ある。（１１）〜（１ｎ）はレーダ・アンテナ素子、　　（２
１）〜（２ｎ）は素子アンテナ、（ｈ）〜（３ｎ）は送
受切換器、　　（４ｊ）〜（４ｎ）は高電力増幅器、　
　（５１）〜（５ｎ）は位相制御器、（ｈ）〜（６ｎ）
は受信器。（７１）〜（Ｔｎ）は受信信号線、（８）は送信電力給
電線、（９）はディジタルビーム形成回路、舖は励振器
。（Ｌｌｌはドツプラ検出部、（［２は計算処理部、α３
は自機姿勢センサである。FIG. 1 is a functional block diagram of a Doppler navigation radar according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the principle of the Doppler navigation radar. (11) to (1n) are radar antenna elements, (2
1) to (2n) are element antennas, (h) to (3n) are transmitter/receiver switchers, (4j) to (4n) are high power amplifiers,
(51) to (5n) are phase controllers, (h) to (6n)
is the receiver. (71) to (Tn) are reception signal lines, (8) is a transmission power feeder line, and (9) is a digital beam forming circuit or exciter. (Lll is the Doppler detection unit, ([2 is the calculation processing unit, α3
is the own aircraft attitude sensor.

Claims

[Claims]

The Doppler component of the signal reflected from the ground in multiple directions, such as the nose axis and drift axis of the aircraft, is analyzed for the transmitted waves radiated from the antenna mounted on the aircraft, and the results are calculated by analyzing the nose speed, drift speed, and vertical direction. A Doppler navigation radar that obtains speed is equipped with an array antenna and a digital beam forming circuit that is connected to the receiving system of each array element of this array antenna and combines multiple received beams based on phase amplitude information from each array element. radar equipment.