(57)【要約】本発明は、能動的な障害物を警告するため、及び、地球の表面を撮像するためのレーダーシステムに関しており、パルス周波数またはＦＭ−ＣＷレンジで作動し、それはリアルタイムにオンライン動作で用いられ得て、レーダー信号を送受信するための複数のアンテナ要素を備え、それは航空機の機体上に配置されて、連続的に動作されて走査され得て、周期的なアンテナ要素の送受信によって合成開口が生成される。本発明によれば、アンテナ要素が航空機の輪郭の曲面に沿って配置され、ＳＡＲプロセッサが設けられており、当該ＳＡＲプロセッサは、アンテナ要素によって得られたデータを解析し、それらを仮想コックピットにおける航空機のボード上に処理されたレーダー画像として表示する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス周波数またはＦＭ−ＣＷレンジで作動し、
リアルタイムにオンライン動作で用いられ得て、
レーダー信号を送受信するための複数のアンテナ要素を備え、
前記複数のアンテナ要素は、航空機の機体上に配置されて、連続的に動作されて走査され得て、周期的なアンテナ要素の送受信によって合成開口が生成される
能動的な障害物を警告するため、及び、地球の表面を撮像するためのレーダーシステムであって、
アンテナ要素が航空機の輪郭の曲面に沿って配置され、
ＳＡＲプロセッサが設けられており、
当該ＳＡＲプロセッサは、アンテナ要素から得られたデータを解析し、それらを仮想コックピットにおける航空機のボード上に処理されたレーダー画像として表示する
ことを特徴とするレーダーシステム。
【請求項２】
アンテナ要素のある所定の部分領域から生成される合成開口は、線形ＳＡＲ方法によって処理される
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダーシステム。
【請求項３】
アンテナ要素の他の所定の部分領域から生成される合成開口は、線形ＲＯＳＡＲ方法によって処理される
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーダーシステム。
【請求項４】
走査サイクルのための時間が、航空機の運動に関わらず撮像されるべき野外のシーンの像に撮像点の汚れとも言われる何らの歪みも生じないように、選択される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーダーシステム。
【請求項５】
野外のシーンの重要な撮像点のための参照信号の計算は、飛行速度の付加的な考慮と共に、知られているＲＯＳＡＲ方法によって行われる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレーダーシステム。
【請求項６】
３次元レーダーシステムを形成するために、アンテナ配列として集められたアンテナ要素が、空間に関して適切に配置乃至位置決めされている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のレーダーシステム。
【請求項７】
得られたデータが、仮想コックピット内で３次元コンピュータイメージとして表示され得る
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のレーダーシステム。
【請求項８】
コンピュータ本位の飛行制御の効率を増大するために、現在の障害物が仮想コックピット内で表示され得る
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のレーダーシステム。
【請求項９】
現在の位置データが、ＧＰＳまたは差分ＧＰＳによって、仮想コックピット内に入力され得る
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のレーダーシステム。
【請求項１０】
ＨＦ／ＶＨＦデータリンクが設けられ、それによって、ＧＳＭまたは衛生ネットワークを介した移動式通信により、位置データ及び障害物データの効率的な伝送が可能である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のレーダーシステム。
【請求項１１】
戦闘機及び／または調査用無人飛行物体において利用されるための請求項１乃至１０のいずれかに記載のレーダーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段部による、障害物を警告するため、及び、地球の表面を撮像するためのレーダーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
障害物を警告するため、及び、地球の表面を撮像するためのレーダーシステムは、文献ＤＥ４００７６１２Ｃ１から知られている。そこには、前方視覚レーダーが記載されており、それは航空機の機体に取り付けられており、航空機の前方に存在する部分領域を２次元で撮像する。これに関して、前述の前方視覚レーダーは、互いに並んで配置された送受信のための幾つかのアンテナ要素からなるアンテナを備えている。アンテナ要素の時間順の互いの作動及び走査によって、ＳＡＲ原理から知られているように、合成開口が生成される。これに関して、レーダー信号の解析が、各アンテナ要素が個々に解析されるというように行われ、それによって、特別の所定の参照（基準）機能の相関によって、デジタル処理が各角度範囲毎に実施される。これに関する不利点は、乏しい角度分解能である。他の解析方法が、Ｆａｎ、Ｚ．Ｆ．等の航空宇宙及び電子システムについてのＩＥＥＥトランザクション、１９９５年、Ｖｏｌ．３１、Ｉｓｓｕｅ４、１３４８−１３５２頁の「Ｋａバンドにおける物体の高解像度撮像」、及び、Ｌｉ、Ｈ．−Ｊ．等のアンテナ及び伝搬についてのＩＥＥＥトランザクション、１９９３年、Ｖｏｌ．４１、Ｉｓｓｕｅ３、２７８−２８６頁の「不均一に配置された配列の撮像」、から知られている。
【０００３】
文献ＤＥ４００７６１２Ｃ１から知られるレーダーシステムは、それが前方に存在する部分領域しか撮像できない点で不利であることを証明する。側方に隣接する領域は、付加的に設置されたアンテナシステムによって撮像されなければならない。これは、かなりの設置の努力及び費用を意味する。加えて、様々な部分領域を撮像することが可能であるために、複雑な解析方法が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の基本的な課題は、それによって前方視覚のみならず側方視覚をも可能であるような単一のレーダーシステムを示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１によるレーダーシステムを用いて達成される。本発明の有利な実施の形態が、従属請求項の対象である。
【０００６】
本発明によれば、アンテナ要素が航空機の輪郭の曲面に沿って配置され、ＳＡＲプロセッサが設けられており、当該ＳＡＲプロセッサは、アンテナ要素によって得られたデータを解析し、それらを仮想コックピットにおける航空機のボード上に処理されたレーダー画像として表示する。
【０００７】
アンテナ要素は、今、撮像されるべき部分領域に従って、有利に作動され得る。アンテナ要素から得られるデータは、それぞれ、線形ＳＡＲ方法に従って、あるいは、ＲＯＳＡＲ方法に従って、有利に解析され得る。
【０００８】
提案されたレーダーシステムでは、従来のＳＡＲ方法から知られる合成開口は、例えば航空機が対象物体に対して移動することによって生成されないで、むしろ、互いに隣接して配置された個々のアンテナ要素が、電子的に互いに時間順に作動されて走査されることによって生成される。ＲＯＳＡＲ方法による解析でも、同様に、回転するアンテナ運動が、時間オフセットを伴う隣接するアンテナ要素の作動と走査とによって、シミュレーションされる。
【０００９】
本発明の有利な実施の形態では、アンテナ要素が、３次元のレーダーシステムを生成するために空間的に配置される。これに関して、アンテナ要素は、２次元アンテナ配列として共に集められ、それは航空機の曲がった輪郭に倣って、当該航空機に固定される。
【００１０】
２次元アンテナ配列の航空機輪郭上への空間配置の利点は、アンテナ要素の走査面が、航空機の航行面から外されることである。これは、航行面に依存しないで、走査面が一定に維持され得ることを意味する。厳しい乱気流の場合や、航空機が飛行して回転している時には、特に、撮像されるべき物体がレーダーの視野範囲から消失するということが生じ得る。これは、航空機の輪郭に沿って有利に配置される２次元アンテナ配列によって、防止される。
【００１１】
本発明によるレーダーシステムは、戦闘機及び／または調査用無人飛行物体または船舶にも、有利に利用され得る。これに関して、それは、各例において、全天候の視界システムとして利用され得て、例えば航空機が、特に装備されていない空港上でさえ、あらゆる天候において、安全に着陸及び離陸することを許容する。
【００１２】
本発明及び有利な実施の形態が、添付の図面を用いて、以下により詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、航空機の輪郭に沿ったアンテナ要素の配置の第１の典型的な実施の形態の概略図である。送受信アンテナ要素Ａが、航空機の輪郭Ｋに対応する曲面上に、例えば距離間隔Δｂで、レーダーノーズＲＮの領域に、取り付けられている。これに関して、Δｂはλ／２であり、ここでλは送信信号の波長である。
【００１４】
図４は、アンテナ要素の配置の２つの他の実施の形態を示しており、下方からの航空機の図が、各例において一例として示されている。勿論、当該配置は、航空機の上面図または側面図に転換され得る。左側の配置例では、アンテナ要素Ａは、航空機の輪郭に沿って、航空機のレーダーノーズＲＮの先端に向かって配置されている。これに関して、アンテナ要素Ａの航空機の輪郭に沿った配置は、任意の所望の曲面として出現し得る。図４の右側の図は、航空機の輪郭に沿ったアンテナ要素Ａの別の配置の可能性を示している。当該図を説明すると、実際にはアンテナ要素Ａは航空機の輪郭に適合した曲面に沿って配置されるが、アンテナ要素Ａの配置はこれに関して円として現れている。
【００１５】
図２は、図１による実施の形態の電気配線のブロック図を示している。時間Δｔの間、送受信アンテナＡは、位相安定ＨＦトランスミッタＳへと切り替えられ、各例においてその後の時間Δｔの間、レシーバＥに切り替えられる。例えばＲＯＳＡＲ原理に関連して生じるアンテナの連続の回転運動が、あるアンテナ要素Ａから次のアンテナ要素へとＨＦトランスミッタＳのオンを切り替えることにより、ここでは電子的に実施される。これに関して、撮像されるべき滑走路上の反射点（図示されず）またはその近傍の点（図示されず）が、時間により位相が変化する送信信号を与えられる。受信位相において、レシーバＥは、同様に、位相が変化する信号を受信する。アンテナ走査が反射点に向かって移動する間、時間により変化する正のドップラーシフトが生じる。
【００１６】
アンテナ走査が反射点から離れるように移動するとすぐに、時間により変化する負のドップラーシフトが生成される。ドップラー履歴のパターン、すなわち、一定周波数の元の送信信号の位相履歴が、反射点の各側方位置毎に、例えばヘリコプターのためのＲＯＳＡＲ標準方法で、ただし飛行速度を含んだ状態で、計算される。
【００１７】
前記標準方法により、撮像されるべきシーンの撮像点である反射点の反射は、当該反射点の参照信号と受信信号混合についての相関器Ｋで実施される相互相関を利用して測定される。前記参照信号は、参照信号メモリＲＳから引き出される。ここで、本事例では、特別な場合を除いて、個々の参照信号は、角度位置によってのみ、距離リングにとって異なる。これにより、各参照信号は、各反射点毎にメモリに記憶される必要もないし相関される必要もない。
【００１８】
ヘリコプターが静止していると仮定されるＲＯＳＡＲレーダーシステムと異なり、高い飛行速度のために、急激な距離の変化の問題がここで提案されるレーダーシステムでは生じる。これは、像の歪みを招く。運動の連続の全体をモデル化して、それによって特に像歪み補正の全ての計算にそれを含ませることが可能であるという可能性から離れて、電気的な走査が全体の走査サイクルの極端な短縮化を提供する。これにより、距離変化の影響は、無視できる程に十分小さい像歪みのみとなる。これにより、大規模計算の像歪み補正は不要である。
【００１９】
図３は、一連の送受信信号の一実施の形態を示している。それらの送信及び受信は、間隔を有している。時間により繰り返し作動される一連の隣接するアンテナ要素が、横座標に示されている。第１のアンテナ要素が、時間Δｔｓ  の間に短い伝送パルスＳ１を送信する。次の時間間隔Δｔｅ  の間に、第１のアンテナ要素は、送信信号Ｅ１を受信する。送受信信号の振幅は、何らの装置も無く、縦座標に示されている。
【００２０】
更には、パイロットの視覚装置が設けられることが提案される。そこには、得られるレーダーデータが表示され得る。例えば、仮想コックピットが設けられ得て、そこでは、例えば周辺の３次元のコンピュータイメージが、撮像される。
【００２１】
仮想コックピットにおける障害物の現在像の表示によって、コンピュータ本位の飛行制御の効率の顕著な増大が達成され得る。仮想コックピットは、ＧＰＳから現在の位置データを要求する。要求される位置精度のために、より好適な「差分ＧＰＳ」が当該目的のために提案される。位置または障害物のデータを効率的に伝送する必要が無いなら、ＨＦ／ＶＨＦデータリンクや、ＧＳＭまたは衛生ネットワークを介した移動式通信が提案される。移動式通信の利用は、双方向通信、すなわち、完全二重動作及びグループ通信を許容する。ＨＦ／ＶＨＦ通信の利点は、利用可能なインフラストラクチャからの独立性にある。絶対的な通信の可能性は、特に、部分的に未知の領域での軍事的展開のために要求される。
【００２２】
図５は、本発明によるレーダーシステムの他の実施の形態を示している。これに関して、航空機の機体の断面が示されている。一例として円として示されている機体上のアンテナ配列の部分領域ＫＡのアンテナ要素のレーダーデータが、ＲＯＳＡＲ方法によって解析されるならば、有利である。前記部分領域ＫＡに続くアンテナ配列の部分領域ＬＡは、線形ＳＡＲ方法によって解析されるならば、有利である。２つの解析方法のこの有利な組み合わせによって、本発明によるレーダーシステムは、例えば分解能の損失と関連する斜視モードが要求されること無く、すなわち、傾斜されたアンテナ視野角のために増大される信号処理努力が要求されること無く、全方位の視界を可能にする。
【００２３】
図６は、本発明によるレーダーシステムの他の実施の形態を示している。これに関して、航空機のレーダーノーズＲＮの概略図が、側方図として示されている。アンテナ要素Ａは、航空機の輪郭Ｋに従って、表面上に配置されている。これに関して、アンテナ要素Ａは、より良好な全体像のためにアンテナ配列として集められているが、それは図面には図示されていない。
【００２４】
これに関して、示されているアンテナ要素Ａの配置は、単なる例示である。勿論、アンテナ要素Ａの異なる配置も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】アンテナ要素が航空機のレーダーノーズの領域へ設置された典型的な実施の形態の概略図である。
【図２】図１による電気ブロック図の実施例である。
【図３】図１の実施の形態による連続の送受信信号に関する図である。
【図４】様々な形状のレーダーノーズにおけるアンテナ要素の配置の実施例である。
【図５】ＲＯＳＡＲ原理及び線形ＳＡＲ原理に従っての、アンテナ配置の一実施の形態に関する概略図である。
【図６】アンテナ要素が航空機のレーダーノーズの領域へ面状に配置された典型的な実施の形態の概略図である。
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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