[其他]无源无线电高度计

说明书

本发明涉及飞行仪器和航空电子技术的一般性研究课题。更具体地说，本发明是一种使用由另一个航空站或场所发射的无线电信号来测量飞行器距地面高度的飞行高度计。

飞机或其他飞行器的飞行高度的传统测量方法是采用气压计为基础而设计的一种仪器。这种仪器称之为气压高度计。虽然这种高度计已得到广泛的采用，但它仍有缺点。例如，由于天气变化引起的大气压力的变化必须要修正，而且测量出的高度是海拨高度而不是距地面的高度。

一种无线电高度计采用电磁辐射来测量飞行器的飞行高度。这种高度计是根据无线电信号的发射和被反射回来的信号之间的时间差进行测量。美国专利2020347号介绍了一种早期的测量装置。而雷达高度计则是另外一种类型的高度计（参见美国专利3543270号）。常规无线电高度计产生大约4.3千兆赫（GHz）的信号。虽然无线电高度计或者雷达高度计具有很多胜过气压高度计的优点，但并不是所有场合它们都能使用。

特别是当执行飞行任务处在不友好地域时，经常需要确保飞行器的各种无线电能源不被侦察到。这样，无线电发射机、雷达和无线电高度计都要关掉，以避开敌人用这些发射进行侦察和武器制导。虽然在这些情况下可以使用气压高度计，但不具备执行这样的飞行任务要求的精度和响应性。而且它们也不能测量出飞行器距地面的高度。

因此，希望找到一种既具有无线电高度计或雷达高度计的各种优点，本身又不发射使其被侦察到的信号的理想设备。实际上，就是需要一种无源的无线电高度计。无源测距计在现有技术中尚未出现。美国专利4130360号给出了有关激光高度计的技术教导。美国专利4558323号介绍了一种无源测量距离、速度和测试飞行器距靶机的路程的方法。然而无源飞行高度测量的研究仍被忽视了。

显然，使人们能够按照无线电高度计的精度无源地测定自己飞行器距地面的高度的一种方法和设备将能解决这种难题并满足军事和商业飞行长期以来的需要。

按照本发明公开的一种测量飞行器飞行高度的方法和设备不需要该飞行器发射电磁能。具体地说，第一飞行器的飞行高度是使用位于比该飞行器飞行高度更高的第二飞行器上发射的电磁辐射来无源地测定。具体地说，处于较高飞行高度的飞行器装有直接射向地球和第二飞行器或无源飞行器的总体方向的电磁辐射源，而该第二飞行器装有接收由第一飞行器直接发射来的电磁辐射的装置和接收由第一飞行器发射并被地面反射的电磁辐射的装置。通过观测直射路径信号、反射路径信号接收到的时间差和两个信号接收的角度，计算出无源飞行器的飞行高度。

在本发明的一个实施例中，处于较低高度的飞行器在其本体或机体的上部装有一个天线，在其下部装有另一个天线。每个天线都能产生一输出信号用于计算接收到电磁能的入射角。在一个非常特殊的实施例中，处在较高飞行高度的飞行器位于处在较低飞行高度的飞行器的垂直正上方，这样接收直接辐射和反射辐射的角度基本上是零度。这种情况简化了飞行高度的计算。显然，本发明的其他优点和特征将很容易地由本发明详细的说明书、列举的各实施例、说明书附图以及各权利要求中看出。

图1表示可使用本发明的外部环境;

图2表示载有本发明装置的两个飞行器的一般位置关系;

图3是计算飞行高度的几何图示。

虽然本发明允许有许多不同形式的实施例，然而本公开是以考虑发明原理的例子为条件，在各附图中及说明书中详细描述的仅是一个具体的实施例，本发明不应受图示的具体实施例的限制。

先看图1，该图中地面上空画有二个飞行器和一个卫星。具体地说，图中有一个处在地球轨道上的卫星10，一个相对于地面14而言处在某一高度上的飞行器12以及处在地面和第一飞行器之间的第二飞行器16。第二飞行器16被看作是无源飞行器或无源台站，因为该飞行器不发射任何用来测定飞行高度的电磁辐射。然而，处在较高位的飞行器12或者卫星10被看作有源飞行器或有源台站，因为它们用于测定无源飞行器16飞行高度的电磁辐射源。

使用无源设备测定飞行器的飞行高度并具有无线电高度计的精度级将从以下的实施例中描述得更清楚。在军事行动中，飞行器将以相当低的飞行高度或称之为“树顶”高度多次潜入敌人防卫地域内。这种低空飞行的飞行器更有可能在常规地面雷达系统的搜索路径下通过。