(57)【要約】【課題】電波高度計において、受信パルスの鈍りによる測定誤差について、減少させる。【解決手段】パルスを送信し、地表面による反射パルスを受信して、パルスと反射パルスとの時間差から、高度を演算する電波高度計において、受信信号の接地レベルに近接した第１の閾値で変化点を検出する変化点検出器と、変化点検出器が受信信号の変化を検出したとき、予め定めた監視時間中に複数回反射パルスを検出するか判定し、監視時間中に反射パルスの検出を継続したとき、受信パルスを出力する監視器と、受信パルスの出力時刻から、パルスの送信時刻を減算し、さらに監視時間を減算して、その結果に基づいて高度情報を出力する高度計算器と、を含む電波高度計により、達成できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスを送信し、地表面による反射パルスを受信して、前記パルスと前記反射パルスとの時間差から、高度を演算する電波高度計において、
受信信号の接地レベルに近接した第１の閾値で前記受信信号の変化点を検出する変化点検出器と、
前記変化点検出器が受信信号の変化を検出したとき、予め定めた監視時間中に複数回前記反射パルスを検出するか判定し、前記監視時間中に前記反射パルスの検出を継続したとき、受信パルスを出力する監視器と、
前記受信パルスの出力時刻から、前記パルスの送信時刻を減算し、さらに前記監視時間を減算して、その結果に基づいて高度情報を出力する高度計算器と、を含むことを特徴とする電波高度計。
【請求項２】
請求項１に記載の電波高度計であって、
前記監視器は、前記監視時間中に前記反射パルスを検出しなかったとき、前記反射パルスの検出を打ち切ることを特徴とする電波高度計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電波高度計であって、
前記監視器は、前記監視時間における最初の検出の閾値について、前記第１の閾値を用い、２回目の検出の閾値について、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を用いることを特徴とする電波高度計。
【請求項４】
パルスを送信し、地表面による反射パルスを受信して、前記パルスと前記反射パルスとの時間差から、高度を演算する高度測定方法において、
受信信号の接地レベルに近接した第１の閾値で前記受信信号の変化点を検出するステップと、
予め定めた監視時間中に複数回前記反射パルスを検出するか判定するステップと、
前記判定するステップで、いずれも前記反射パルスの検出したとき、受信パルスを出力するステップと、
前記受信パルスの出力時刻から、前記パルスの送信時刻を減算し、さらに前記監視時間を減算するステップと、
演算結果に基づいて高度情報を出力するステップと、を含む高度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波高度計および高度測定方法に係り、特に低高度における測定精度に優れた電波高度計および高度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波高度計は、パルスの送信から地表面からの反射パルス受信までの時間差を計測し、高度を指示する。電波高度計は、受信パルスの波形の鈍りが、高度計測時の誤差となる。高高度では、この誤差が計測される高度に占める割合は低く、計測される高度への影響は低い。しかし、低高度において、この誤差が計測される高度に占める割合が高く、高度計測に悪影響を与える。
【０００３】
図１を参照して、受信パルスの波形の鈍りによる高度の誤差発生を説明する。ここで、図１（ａ）は理想波形による時間計測を説明する図である。図１（ｂ）は実際の波形による時間計測を説明する図である。図１において、横軸は時間、縦軸は電波強度（任意単位）である。
【０００４】
図１（ａ）において、電波高度計は地表面に向かって、矩形波を送信する。地表面からの反射波は、理想的には矩形波である。電波高度計は、送信波の立上りと、受信波の立上りの時間差を用いて、航空機の高度を計算する。
【０００５】
しかし、地表面からの反射波は、実際には図１（ｂ）に示す矩形波からの鈍りがある。また、受信パルス検出を判定する閾値は、ノイズレベルより高く設定する必要がある。したがって、電波高度計が利用する受信波の立上り検出には、誤差を含む。
【０００６】
特許文献１は、測定する高度距離が短い時の高度を正確に測定する電波高度計を開示する。この電波高度計は、受信回路と中間周波数増幅器の間に設けた遅延線により所定の時間受信パルスを遅延させ、送信回路で発生するノイズとの重なりをなくす。この電波高度計は、高度距離が短い時のノイズとの分離が可能である。しかし、この電波高度計は、受信パルスの鈍りによる測定誤差について、解消できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２６６７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、電波高度計における受信パルスの鈍りによる測定誤差について、減少させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題は、パルスを送信し、地表面による反射パルスを受信して、パルスと反射パルスとの時間差から、高度を演算する電波高度計において、受信信号の接地レベルに近接した第１の閾値で変化点を検出する変化点検出器と、変化点検出器が受信信号の変化を検出したとき、予め定めた監視時間中に複数回反射パルスを検出するか判定し、監視時間中に反射パルスの検出を継続したとき、受信パルスを出力する監視器と、受信パルスの出力時刻から、パルスの送信時刻を減算し、さらに監視時間を減算して、その結果に基づいて高度情報を出力する高度計算器と、を含む電波高度計により、達成できる。
【００１０】
また、パルスを送信し、地表面による反射パルスを受信して、パルスと反射パルスとの時間差から、高度を演算する高度測定方法において、受信信号の接地レベルに近接した第１の閾値で受信信号の変化点を検出するステップと、予め定めた監視時間中に複数回反射パルスを検出するか判定するステップと、判定するステップで、いずれも反射パルスの検出したとき、受信パルスを出力するステップと、受信パルスの出力時刻から、パルスの送信時刻を減算し、さらに監視時間を減算するステップと、演算結果に基づいて高度情報を出力するステップと、を含む高度測定方法により、達成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、受信パルスの鈍りによる測定誤差について、減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】受信波形の鈍りによる高度測定誤差を説明するタイムチャートである。
【図２】電波高度計のハードウェアブロック図である。
【図３】変化点検出による高度測定誤差減少を説明するタイムチャートである。
【図４】ノイズによる誤動作防止を説明するタイムチャートである。
【図５】電波高度計の高度測定のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００１４】
図２を参照して、電波高度計のハードウェアブロックを説明する。図２において、電波高度計１００は、送信器１０１と、送信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０３と、受信器１０４と、ＩＦ増幅器１０５と、検波器１０６と、変化点検出器１０７と、変化時間監視器１０８と、高度計算器１０９と、高度指示器１１０と、パルス発振器１１１と、ＣＷ発振器１１２と、ローカル発振器１１３と、サンプリング信号発振器１１４とから構成されている。
【００１５】
送信器１０１は、パルス発振器１１１の出力した矩形波について、ＣＷ（Continuous Wave）発振器１１２の信号でパルス変調し、送信パルスを出力する。送信アンテナ１０２は、送信パルスを電波に変換して地表面に送信する。受信アンテナ１０３は、地表面で反射された電波を受信する。
【００１６】
受信器１０４は、受信アンテナ１０３からの受信パルスと、受信パルスから中間周波数を取り出すために設けられたローカル発振器１１３からの信号を混合し、中間周波数信号に変換する。ＩＦ増幅器１０５は、中間周波数信号を増幅する。検波器１０６は、ＩＦ増幅器１０５で増幅された中間周波数信号を検波する。
【００１７】
変化点検出器１０７は、コンパレータなどで構成され、中間周波数信号のＧＮＤレベルに最も近い点で信号の変化を検出し、矩形波に成形する。変化時間監視器１０８は、変化点検出器１０７からの信号とサンプリング信号を用い、予め定められた監視時間の間パルスの持続が継続したとき、受信パルスとして認識して、監視時間以降のパルスを受信パルスとして出力する。変化時間監視器１０８は、監視時間未満でパルスの持続が終了したとき、受信パルスを出力しない。
【００１８】
高度計算器１０９は、変化時間監視器１０８からの受信パルスとパルス発振器１１１からの基準パルスとの時間差から、変化時間監視器１０８の監視時間を減算して、送信から受信までの時間差を算出し、高度情報に変換する。高度指示器１１０は、高度計算器１０９からの高度情報を元に高度を指示する。
【００１９】
パルス発振器１１１は、４.９ｋＨｚの矩形波を出力する。ＣＷ発振器１１２は、４.３ＧＨｚの矩形波を出力する。ローカル発振器１１３は、４.３６ＧＨｚの矩形波を出力する。サンプリング発振器は、サンプリング信号を出力する。中間周波数は、ＣＷ発振器１１２の周波数とローカル発振器１１３の周波数の差分の６０ＭＨｚである。
【００２０】
図３を参照して、変化点検出による高度測定誤差減少を説明する。図３（ａ)は比較用の図であり、図１（ｂ）と同じ図である。図３（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。図３（ｂ）において、上から順に受信器１０４の受信信号、変化点検出器１０７の出力信号、サンプリング信号、変化時間監視器１０８の出力信号である。なお、変化点検出器１０７の出力信号、サンプリング信号、変化時間監視器１０８の出力信号は、２値信号である。
【００２１】
図３（ｂ）において、受信部１０４が受信信号を受信すると、変化点検出器１０７は、非常に低い閾値で受信信号の増加を検出して、その出力をＨｉｇｈとする。変化時間監視器１０８は、変化点検出器１０７の出力がＨｉｇｈになったあと、監視時間の間サンプリング信号の立上りで信号を継続して受信しているか繰り返し監視する。変化時間監視器１０８は、監視時間の間受信信号が継続しているとき、受信パルスと認識して、その出力をＨｉｇｈとする。なお、受信信号の継続を判定する閾値は、最初のサンプリング時は低く、２度目以降のサンプリング時は図１（ｂ）の閾値（ノイズレベル以上の閾値）とする。
【００２２】
図示しない高度計算器１０９は、変化時間監視器１０８からの受信パルスとパルス発振器１１１からの基準パルスとの時間差から、変化時間監視器１０８の監視時間を減算して、送信から受信までの時間差を算出する。その結果、図３（ａ）と対比して、誤差が改善されている。
【００２３】
図４を参照して、ノイズによる誤動作防止を説明する。図４において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。図４において、上から順に受信器１０４の受信信号、変化点検出器１０７の出力信号、サンプリング信号、変化時間監視器１０８の出力信号である。
【００２４】
図４において、受信部１０４が受信信号を受信すると、変化点検出器１０７は、非常に低い閾値で受信信号の増加を検出して、その出力をＨｉｇｈとする。変化時間監視器１０８は、変化点検出器１０７の出力がＨｉｇｈになったあと、監視時間の間サンプリング信号の立上りで信号を継続して受信しているか繰り返し監視する。しかし、サンプリング信号の２番目の立上りにおいて、受信信号を検出していないので、変化時間監視器１０８は、監視を終了する。すなわち、ノイズについて、変化点検出器１０７は、出力をＨｉｇｈとする。しかし、変化時間監視器１０８は、出力をＨｉｇｈとすることなく、終了する。
【００２５】
図５を参照して、電波高度計の高度計測処理を説明する。図５において、電波高度計１００は、パルスを地表面に送信する（Ｓ１１）。電波高度計１００は、信号受信を開始する（Ｓ１２）。電波高度計１００は、変化点を検出したか判定する（Ｓ１３）。ＮＯのとき、電波高度計１００は、ステップ１３に戻る。ステップ１３でＹＥＳのとき、電波高度計１００は、監視を開始する（Ｓ１４）。電波高度計１００は、サンプリングで受信パルスが存在するか判定する（Ｓ１６）。ＮＯのとき、電波高度計１００は、ステップ１３に遷移する。ステップ１６でＹＥＳのとき、電波高度計１００は、監視終了を判定する（Ｓ１７）。ＮＯのとき、電波高度計１００は、ステップ１６に遷移する。ステップ１７でＹＥＳのとき、電波高度計１００は、受信パルスとして認識する（Ｓ１８）。電波高度計１００は、基準パルスと、認識した受信パルスの時間差を計測する（Ｓ１９）。電波高度計１００は、計測した時間差から監視時間を減算する（Ｓ２１）。電波高度計１００は、減算結果に基づいて高度を演算する（Ｓ２２）。電波高度計１００は、高度を表示して（Ｓ２３）、再びステップ１１に遷移する。
【００２６】
上述した実施例によれば、受信パルスの鈍りによる測定誤差について、減少させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１００…電波高度計、１０１…送信器、１０２…送信アンテナ、１０３…受信アンテナ、１０４…受信器、１０５…ＩＦ増幅器、１０６…検波器、１０７…変化点検出器、１０８…変化時間監視器、１０９…高度計算器、１１０…高度指示器、１１１…パルス発振器、１１２…ＣＷ発振器、１１３…ローカル発振器、１１４…サンプリング信号発振器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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