[发明专利]用于旋翼飞机的障碍物和地形报警雷达系统

说明书

技术领域

本发明涉及雷达探测系统的技术领域。本发明涉及一种用于旋翼飞机的障碍物和地形报警雷达系统，并且特别用于在具体由于天气条件的差能见度中使用。

背景技术

当今旋翼飞机事故的主要原因之一是当飞行时与障碍物的触碰，或者事实上是与周围地形的触碰。特别是在不利的天气条件下或者当在晚间飞行时，事故的风险增加了。因此，非常需要一种报警系统，该报警系统使得：能够警告旋翼飞机的飞行员在旋翼飞机周围附近存在一个或多个障碍物以及地形的接近度。这样的报警系统因此用来，如果存在与障碍物和地形则通过向旋翼飞机的飞行员报警而避免与之触碰。这样的报警系统必须基于有效和可靠的雷达技术，并且该雷达技术能够不管天气条件而保证这样的探测。

文件DE4328573描述了一种用于直升飞机的全天候视觉系统，其把来自旋转式合成孔径雷达（ROSAR）类型雷达的信息与飞行和导航信息组合，以便于向飞行员提供周围环境的人工视觉。该雷达具有发射机和接收机元件，发射机和接收机元件位于直升飞机的旋翼毂（rotor head）以及形成天线的多个臂部的末端，每个发射机和接收机元件定位在主旋翼的一对桨叶之间。这些与主旋翼一起旋转的发射机和接收机元件固定在诸如转栅（turnstile）的中心结构上，并且它们通过盖子受到保护免于气动力和坏天气。然而，该雷达组件展现出位于主旋翼上方的沉重重量，并且还有显著的气动阻力。另外，因为它基于合成孔径雷达原理，全天候视觉系统使用非常复杂的技术并且需要强大的计算机来处理所接收的数据以及执行旋转合成孔径算法。

另外，文件DE10-2006/053354描述了用于直升飞机的全景视觉系统，该系统具有定位在直升飞机机身上不同位置的多个雷达传感器，以便能够扫描直升飞机的周围环境。这些雷达传感器用短程和长程波长工作，以便于在一方面，扫描直升飞机后方和侧方的地带，并且在另一方面，扫描位于直升飞机前方的地带。来自这些雷达传感器的信号被传送给评估和探测单元，并且然后该系统在信号被处理之后将这些信号显示在位于驾驶座舱中的显示装置上，并且将信息与预定的报警阈值比较。每个雷达传感器需要执行二维扫描，这需要复杂的天线用于在二维上执行电子扫描。另外，这样的系统需要许多不同的传感器位置并且安装过程很复杂。

文件WO2011/136707也是已知的，其描述了一种用于直升飞机的激光障碍物探测和报警系统。该系统发射激光，并且接收由位于直升飞机附近的任何障碍物所反射的激光。该系统具有传感器单元，传感器单元具有多个障碍物探测传感器，多个障碍物探测传感器定位在直升飞机的旋翼毂并且与主旋翼一起旋转，该系统还具有报警单元以及用于在传感器单元与报警单元之间通信的装置。所发射的激光覆盖围绕主旋翼旋转轴的扇形体积。在该系统中，对于激光有必要在主旋翼高速旋转期间，在垂直方向上机械地扫描周围环境。然而，该机制易于有缺陷并且具有显著的故障可能性。它因此需要经常维护。另一个缺点是，激光呈现出很窄并且不适于覆盖大面积的光束。

文件US5451957公开了一种ROSAR系统，其中雷达单元是位于旋转臂（桨叶或转栅）末端的多个天线，并且其中高程上的扫描由这些天线的可改变取向来执行。该系统因此包括可移动的部分，使它不太可靠和稳健。

文件DE102006037898描述了一种具有多个天线的ROSAR系统，每个天线位于旋翼桨叶的尖端并且具有不同的垂直取向。文件US5614907涉及一种ROSAR雷达传感器，其中发射/接收天线位于转栅的支持臂部的末端。

文件“Miniaturized and low cost obstacle warning system（低成本、小型化障碍物报警系统）”公开了一种雷达报警系统，其中方位方向和高程方向两者上的雷达孔径分布通过使用数字波束成形技术来完成。

最后，文件JP4276583描述了一种系统，该系统借助于激光用于长程探测障碍物并且用于在直升飞机上使用。激光源和接收机被放置在用于驱动直升飞机的主旋翼旋转的轴杆上，激光源发射激光的点束，并且接收机接收由任何障碍物所反射的光。在旋转轴杆上，位置编码器用来确定所探测障碍物的方向。该障碍物探测系统是受限制的，仅能够在围绕直升飞机的主旋翼旋转轴的方位方向上探测障碍物，并且因此不能够探测高度位置上的障碍物，即高于或低于直升飞机的障碍物。另外，由于它使用激光，它具有与WO2011/136707相同的缺点。

发明内容