专利名称:无源无线电高度计的制作方法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、以及各权利要求1.一种无源测定第一台站飞行高度的设备，它采用从处于陆地之上，其飞行高度高于第一台站的第二台站朝地面直射的电磁辐射源，该设备包括(a)上部装置，位于第一台站上，用于接收从该辐射源的直接辐射；(b)下部装置，位于第一台站上，用于接收从该辐射源发射并由地面反射的辐射；和(c)计算机，位于第一台站上，使用辐射到达所述的上部装置和下部装置上的特性来计算第一台站的飞行高度。
2.按权利要求
1所述的设备，其中所述的辐射源是一个卫星。
3.按权利要求
2所述的设备，其中所述的卫星处于地球同步轨道上。
4.按权利要求
1所述的设备，其中所述的辐射源是一种激光辐射源。
5.按权利要求
1所述的设备，其中所述的辐射源装在盘旋于地面上空的直升飞机上。
6.按权利要求
1所述的设备，其中所述的上部装置和所述的下部装置基本上处于距地面相同的高度上。
7.按权利要求
1所述的设备，其中所述的计算机使用辐射到达所述的上部装置和下部装置的时间差进行计算。
8.按权利要求
7所述的设备，其中所述的计算机使用辐射到达所述的上部装置相对于垂直基准线所成的角度进行计算。
9.按权利要求
1所述的设备，其中所述的计算机使用这样一种算法，即第一台站的飞行高度是与所述的辐射到达所述的上部装置和所述的下部装置的时间差成正比。
10.按权利要求
1所述的设备，其中所述的第一台站是一种飞行器，它还包括(a)测定所述飞行器的气压高度计;(b)测定所述飞行器的气压高度变化率的装置;(c)报警装置，一旦由于飞行器的飞行高度造成气压高度变化率超限时发出报警信号。
11.一种无源测定飞行器飞行高度的方法包括下列步骤(a)将一个辐射源放置在高于该飞行器的飞行高度上;(b)测量从所述的辐射源至该飞行器辐射所用的时间;(c)测量从所述的辐射源辐射经地面反射后到达该飞行器所用的时间;和(d)将上述测量的两时间差乘以光速再除以2。
12.按照权利要求
11所述的方法，还包括下列步骤(a)测量从辐射源至该飞行器的直接辐射路径与垂直线间的夹角;和(b)将上述步骤(d)所得到的飞行高度再乘以所述的夹角的、余弦。
13.按照权利要求
11所述的方法，其中该飞行器包括一个上部信号接收器和一个下部信号接收器，两者彼此垂直地安置;该方法还包括测量所述的两个信号接收器之间距离的步骤，然后再用所述的上部信号接收器和所述的下部信号接收器之间的距离修正在上述步骤(d)中得到的飞行高度。
14.按照权利要求
11所述的方法，其中所述的辐射源垂直地安放在该飞行器的正上方，这样直接辐射路径和辐射被反射的路径基本上都是垂直的。
15.按照权利要求
13所述的方法，其中两个信号接收器之间的垂直距离相对于所述的辐射源的高度是这样的，即两个天线间的距离不必考虑。
16.按照权利要求
11所述的方法，其中所述的辐射源处在远离垂直线的位置上，这时飞行器的飞行高度用下式计算0.5·C·(T2+T3)·CoSA2-0.5·C·T1·CoSA1式中C-光速，T2+T3-反射路径辐射传播的时间，T1-直射路径辐射传播的时间，A2-反射路径与垂直线间的夹角，A1-直射路径与垂直线间的夹角。
17.按照权利要求
11所述的方法，还包括第二辐射源，它位于所述的飞行器和第一辐射源之间的高度上;使用每个辐射源分别实施步骤(a)至(d)，进而将飞行高度的两个计算值进行比对。
18.按照权利要求
11所述的方法，其中所述的辐射源相对于地面而言是静止的。

本发明公开了一种使用装载在较高飞行高度的第二飞行器上的有源发射机无源测定陆上—飞行器飞行高度的方法和设备。具体地说，通过测量直射路径辐射和反射路径辐射之间的时间差，并考虑接收直射路径辐射的上部天线和接收反射路径辐射的下部天线之间的距离以及直射路径辐射和反射路径辐射与垂直线间的传播角度来测定该飞行器的飞行高度。