專利名稱：用于估計(jì)并控制雷達(dá)裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種為了估計(jì)地理位置并根據(jù)地形剖面(terrain profile)來控制雷達(dá)的掃描圖形的目的而用于計(jì)算并表示地形剖面的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)安置一個(gè)其目的是掃描一個(gè)地理位置周圍的地平線的陸上雷達(dá)時(shí)，通常實(shí)用的是知道在哪一仰角開始掃描。這樣一來，人們可以避免耗費(fèi)時(shí)間直接掃描到例如山脈中。
一個(gè)可能的解決方案是雷達(dá)通常在逐個(gè)扇區(qū)的基礎(chǔ)上在地平線的仰角開始搜索(例如從允許的最高仰角然后向下)，并且探測地物反射波電平開始變得顯著的地方。
雷達(dá)會獲得在地平線之上的某一數(shù)量的假回波(例如鳥類、來自遠(yuǎn)方平面的第二次發(fā)射回波等等)，這可能會設(shè)置地平線高于所需值。有時(shí)，雷達(dá)回波還被周圍地形充分吸收，以致可能設(shè)置地平線低于所需值。
雨、雪和霧也會影響這個(gè)測量。
另外，雷達(dá)通常有最小探測范圍。這導(dǎo)致構(gòu)成地平線一部分并且“太接近”的那些物體阻擋了視野，而雷達(dá)沒有探測到這個(gè)。
在軍事應(yīng)用方面的另外一個(gè)重要問題是電子戰(zhàn)，其中，雷達(dá)靜寂(silence)是一個(gè)重要的對抗措施。這意味著必須找到搜索仰角而不主動地使用雷達(dá)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于估計(jì)雷達(dá)位置周圍的地形的方法，該方法被快速執(zhí)行而不依賴于雷達(dá)裝置的無線電特性。
另一個(gè)目的是提供一種在沒有暴露雷達(dá)的存在的情況下能夠被執(zhí)行的方法。
這些目的被如在所附的專利權(quán)利要求中定義的方法所滿足。本質(zhì)上，該方法包括根據(jù)已存儲的地形仰角信息來計(jì)算雷達(dá)位置周圍的雷達(dá)地平線。


現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，在附圖中圖1是一個(gè)示出了在雷達(dá)位置周圍的地形的一個(gè)扇區(qū)以及在其中計(jì)算地形仰角的那些點(diǎn)的位置的圖。
圖2是一個(gè)具有用于執(zhí)行本發(fā)明方法的必需設(shè)備的雷達(dá)裝置的示意圖。
圖3是示出在本發(fā)明方法中執(zhí)行的各個(gè)步驟的流程圖。
圖4是正視圖中合成的雷達(dá)地平線。
圖5是沿著圖4中的扇區(qū)之一的剖面，說明了如何獲得合成的剖面。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括一個(gè)用于估計(jì)雷達(dá)位置周圍的雷達(dá)地平線的方法。然后雷達(dá)可以引入此信息并使用它來建立掃描圖形，該掃描圖形避免能量發(fā)射到周圍的地形中。
在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行該方法，其從一個(gè)給定位置把周圍的地形劃分成為扇區(qū)。在每個(gè)扇區(qū)中，基于簡單的幾何考慮，選擇若干計(jì)算點(diǎn)。
在每個(gè)計(jì)算點(diǎn)中，根據(jù)在數(shù)據(jù)庫中存儲的地面海拔高度信息來計(jì)算雷達(dá)搜索仰角。圖2示出了該過程。計(jì)算機(jī)對于每個(gè)計(jì)算點(diǎn)查閱數(shù)據(jù)庫。如果角度大于當(dāng)前扇區(qū)中的前一角度，那么這個(gè)角度就被存儲為最大角度。這樣做的原因是一個(gè)附近的物體(例如小山)可能“遮蓋”了遠(yuǎn)處的一個(gè)較大物體(例如遠(yuǎn)處的一座山脈)。存儲的角度是掃描射線可以使用的最低角度，以便清除這個(gè)扇區(qū)中的地形。
所考慮的所有扇區(qū)的已存儲角度組構(gòu)成這個(gè)特定位置的一個(gè)“雷達(dá)地平線”。然后，計(jì)算出的地平線可以被呈現(xiàn)給雷達(dá)操縱員，因此雷達(dá)掃描圖形可以被自動地(即直接地)或手動地(即操縱員確認(rèn))或半自動地(即直接地，但是稍后操縱員能夠手動調(diào)節(jié))調(diào)整。
該計(jì)算被執(zhí)行為一個(gè)單獨(dú)的程序或者執(zhí)行為計(jì)算機(jī)上已有程序的一部分，其中，需要訪問一個(gè)數(shù)字格式的一組適當(dāng)?shù)牡孛婧０胃叨葦?shù)據(jù)。被預(yù)先處理或者相反或者以原始的DTED格式(這在本發(fā)明之外但是與本發(fā)明有聯(lián)系)的這個(gè)地形數(shù)據(jù)(例如DTED)可以被存儲在一個(gè)傳統(tǒng)的或?qū)Ｓ械臄?shù)據(jù)庫中(DTED數(shù)字地形仰角數(shù)據(jù)，METRIC MIL-PRF-89020A)。
以原始的DTED格式存儲是特別理想的，因?yàn)樗鼮楸景l(fā)明的用戶提供了為感興趣區(qū)域增加具有詳細(xì)層次的進(jìn)一步地形數(shù)據(jù)而不需要一個(gè)單獨(dú)的工具。
圖1示出了如何在一個(gè)扇區(qū)內(nèi)部選擇計(jì)算點(diǎn)?？拷走_(dá)位置，從數(shù)據(jù)庫中取得沿著從該位置向外的一條線上的點(diǎn)的海拔高度。每當(dāng)扇區(qū)邊緣和最接近的點(diǎn)之間的距離增長太大時(shí)，則計(jì)算分支的數(shù)目就增一。當(dāng)分支出現(xiàn)時(shí)，比較在平行點(diǎn)中(即在平行分支中的同一范圍處的那些點(diǎn)中)的那些計(jì)算出的數(shù)值，并且最高值被選擇作為表示這個(gè)特定范圍的值。
特別是考慮下面的參數(shù)·起點(diǎn)的絕對地理位置·扇區(qū)寬度·扇區(qū)數(shù)量(即總視圖)·方位角偏移·最大扇區(qū)范圍；每個(gè)扇區(qū)距觀察點(diǎn)的長度·步長；來自海拔數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)抽樣點(diǎn)之間的距離(圖1中的LSB)。依據(jù)海拔數(shù)據(jù)庫中的分辨率以及期望的常規(guī)計(jì)算性能來選擇步長。
從這些初始參數(shù)中計(jì)算出如下·在一條路徑中的計(jì)算(步驟)的數(shù)量；根據(jù)輸入數(shù)據(jù)中的步長和扇區(qū)寬度參數(shù)來計(jì)算這個(gè)值。沿著扇區(qū)內(nèi)的一條路徑(或一條線)為每個(gè)步長度在海拔高度數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行每一個(gè)查詢直到達(dá)到步長極限值。當(dāng)扇區(qū)的寬度大于海拔高度數(shù)據(jù)庫中的水平單元尺寸時(shí)達(dá)到步長極限值。
·分支數(shù)量；根據(jù)輸入數(shù)據(jù)中的步長、最大扇區(qū)范圍和步長參數(shù)來計(jì)算這個(gè)值。當(dāng)全部現(xiàn)有的平行路徑(如果有的話)達(dá)到步長極限值時(shí)，那么該算法執(zhí)行一個(gè)分支，這意味著平行的數(shù)目增一。
·平行計(jì)算路徑的數(shù)量；根據(jù)輸入數(shù)據(jù)中的步長參數(shù)來計(jì)算這個(gè)值。當(dāng)對于平行路徑在海拔高度數(shù)據(jù)庫中的查詢沒有覆蓋子扇區(qū)的寬度時(shí)，它增一。平行路徑具有關(guān)于該路徑的相同的方位角和計(jì)算數(shù)量，但是向旁邊的位移是不同的。
·位移；前一參數(shù)的函數(shù)。
圖3形象化地示出了在用于估計(jì)一個(gè)位置的過程中執(zhí)行的各個(gè)步驟。
以嵌套的順序通過循環(huán)多個(gè)分支、多個(gè)平行以及多個(gè)步來計(jì)算一個(gè)地理點(diǎn)。對于每個(gè)點(diǎn)執(zhí)行如下過程基于所述方位角、范圍和位移，執(zhí)行從極坐標(biāo)到笛卡兒坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。這給出了相對于起點(diǎn)的一個(gè)地理坐標(biāo)。對于這個(gè)點(diǎn)，從高度數(shù)據(jù)庫中檢索地面海拔高度(參見圖2)。如果這個(gè)海拔是這個(gè)范圍的最高海拔高度，則它被存儲在側(cè)視圖地形剖面中。然后，仰角被計(jì)算為arctan(海拔/范圍)以及然后與該扇區(qū)的前一最高仰角進(jìn)行比較。如果它是最高的，則它被存儲在圖4的正視圖的地形剖面中。
對于所指定的扇區(qū)的所有點(diǎn)和所有分支重復(fù)此過程。與圖5中類似，能夠可見地呈現(xiàn)最終結(jié)果。
圖5中的視圖是圖4中的最左邊扇區(qū)?？梢曅栽谶@里被一個(gè)附近的障礙物所限制。
本發(fā)明可以用于估計(jì)可能的雷達(dá)位置，例如當(dāng)對于一個(gè)飛機(jī)場放置一個(gè)雷達(dá)裝置時(shí)。它允許遠(yuǎn)距離的地形估計(jì)。因此可以估計(jì)多個(gè)位置并最佳定位。
當(dāng)重新安置一臺移動雷達(dá)時(shí)，還可以“在空中”執(zhí)行該方法。在這個(gè)應(yīng)用中，圖4所示的垂直剖面特別有用，因?yàn)樗転椴倏v員指示在緊鄰的附近地區(qū)中能夠找到的一個(gè)較好位置。
另一個(gè)可能的應(yīng)用是使用該方法來把移動單元(例如船只、汽車或飛機(jī))沿著它的路線自動引導(dǎo)到“最佳”位置。
可是，主要的應(yīng)用將是在雷達(dá)的位置處已經(jīng)安裝了雷達(dá)時(shí)建立雷達(dá)的掃描地平線。在這一方面，人們獲得的好處是消除了確定為什么沒有返回回波以及回波是否因?yàn)椤板e(cuò)誤的”原因而返回的問題。
權(quán)利要求
1.一種用于在第一位置處為雷達(dá)裝置建立掃描地平線的方法，其特征在于a)把所述第一位置周圍的地形劃分成為若干扇區(qū)，b)通過查閱在數(shù)據(jù)庫中存儲的地形信息來沿著一個(gè)扇區(qū)找到連續(xù)點(diǎn)的海拔高度；c)根據(jù)如下關(guān)系式計(jì)算沿著所述扇區(qū)的每個(gè)點(diǎn)的仰角值仰角＝arctan(海拔高度/范圍)d)比較扇區(qū)中所有點(diǎn)的仰角以找到最高仰角的點(diǎn)，e)把所述扇區(qū)的所述最高仰角點(diǎn)存入正視圖地形剖面中，f)對于另一扇區(qū)重復(fù)步驟b)到e)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟b)還包括靠近雷達(dá)位置，找到沿著從該位置向外的一條線的那些點(diǎn)的海拔高度，以及每當(dāng)扇區(qū)邊緣和最接近的點(diǎn)之間的距離增長超出一個(gè)預(yù)定義距離時(shí)，則計(jì)算分支的數(shù)目增一，在平行點(diǎn)中找到的值被比較，然后最高值被選擇作為表示這個(gè)特定范圍的值。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于把在步驟b)中得到的海拔高度存入側(cè)視圖剖面中。
4.一種用于控制雷達(dá)的裝置，其特征在于包含地形仰角信息的數(shù)據(jù)庫，用于從數(shù)據(jù)庫中取得沿著雷達(dá)裝置周圍的地形的一個(gè)扇區(qū)的連續(xù)點(diǎn)的海拔高度的裝置，用于計(jì)算扇區(qū)中的點(diǎn)的仰角，并且比較仰角以便找到最高仰角點(diǎn)的裝置，用于把所述最高仰角點(diǎn)存儲在正視圖地形剖面中的裝置，所述裝置適于為雷達(dá)裝置周圍的所有扇區(qū)計(jì)算相應(yīng)的信息，控制單元，它適于控制所述雷達(dá)來掃描由所述正視圖地形表中的仰角所定義的地平線。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于用于把所述海拔高度存儲在側(cè)視圖地形剖面中的裝置。
全文摘要
公開了一種用于估計(jì)雷達(dá)位置周圍的地形的方法。該方法包括根據(jù)已存儲的地形仰角信息來計(jì)算雷達(dá)位置周圍的雷達(dá)地平線。所獲得的信息通過讓雷達(dá)在所計(jì)算的地平線之上進(jìn)行掃描并因此避免發(fā)射到地形中從而可以用于控制雷達(dá)的掃描輪廓。
文檔編號G01S13/42GK1777820SQ03825915
公開日2006年5月24日 申請日期2003年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月3日
發(fā)明者F·滕內(nèi)博, T·－B·斯滕博克 申請人:艾利森電話股份有限公司