一種空中交通防撞系統(tǒng)c模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】提供一種空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法，通過控制問詢功率對(duì)臨近空域進(jìn)行分層、分波束問詢，有效的降低了C模式問詢應(yīng)答的數(shù)量和密度，使得本機(jī)周圍的空域電磁環(huán)境更簡(jiǎn)單；使用此種方案后，二次雷達(dá)在進(jìn)行通信時(shí)可以更高效更可靠，大大提高了空中交通環(huán)境感知能力，增強(qiáng)了空中交通預(yù)警以及防撞的可靠性和有效性。
【專利說(shuō)明】一種空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬機(jī)載設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法，用于空中交通預(yù)警和防撞。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著二次雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和機(jī)載通信內(nèi)容需求的增加，機(jī)載二次雷達(dá)逐漸從A模式應(yīng)答機(jī)向C模式、S模式應(yīng)答機(jī)的使用過渡。目前使用最多的機(jī)載應(yīng)答機(jī)是S模式和C模式應(yīng)答機(jī)，它們的應(yīng)答信號(hào)分別符合S模式傳輸格式和C模式傳輸格式。現(xiàn)今空中交通管制地面站和空中交通防撞系統(tǒng)可完成對(duì)C模式、S模式信號(hào)的問詢和應(yīng)答接收。S模式的應(yīng)答機(jī)用于傳輸高度、身份ID以及氣象等信息。S模式可進(jìn)行點(diǎn)名問詢，通過點(diǎn)名一問一答，減少應(yīng)答的數(shù)量和次數(shù)。C模式的應(yīng)答機(jī)只報(bào)告本機(jī)高度信息，沒有本機(jī)身份識(shí)別信息，對(duì)接收到的任何C模式問詢進(jìn)行被動(dòng)應(yīng)答，通常是一問多答。因此當(dāng)空中交通防撞系統(tǒng)(TCAS)發(fā)出C模式問詢時(shí)，本機(jī)周圍接收到C模式問詢信號(hào)的C模式應(yīng)答機(jī)都將對(duì)此問詢進(jìn)行應(yīng)答。這樣當(dāng)本機(jī)周圍的C模式航空器密度較大時(shí)，電磁環(huán)境就會(huì)很復(fù)雜，容易產(chǎn)生混擾、同步干擾，影響空中通信鏈路傳輸，因此有必要提出改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:提供一種空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法，通過減少每次詢問的應(yīng)答數(shù)量，來(lái)降低射頻通信干擾，提高空中通信質(zhì)量，使空中交通防撞系統(tǒng)C模式問詢和C模式應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答可靠易辨析，在空中交通防撞系統(tǒng)的處理下有效實(shí)現(xiàn)空中交通預(yù)警和防撞。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:一種空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法，具有主處理模塊、編碼模塊、譯碼模塊和射頻收發(fā)模塊；
[0005]所述主處理模塊完成C模式應(yīng)答信號(hào)的詢問控制，對(duì)C模式應(yīng)答數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取入侵機(jī)的高度信息用于防撞處理；
[0006]所述編碼模塊主要接收主處理模塊發(fā)送來(lái)的的控制命令，對(duì)控制命令進(jìn)行解析并生成發(fā)送C模式的問詢命令序列，完成問詢天線選擇、問詢模式選擇、問詢功率控制及問詢序列發(fā)送；同時(shí)與所述譯碼模塊進(jìn)行通信，將一些控制信號(hào)傳送給譯碼模塊，告知譯碼模塊接收應(yīng)答時(shí)間、靈敏度及時(shí)長(zhǎng)；
[0007]所述譯碼模塊根據(jù)編碼模塊發(fā)送的信號(hào)，結(jié)合在此問詢周期內(nèi)編碼模塊產(chǎn)生的步進(jìn)、功率、問詢波束數(shù)據(jù)，控制和接收射頻前端處理后的中頻信號(hào)進(jìn)行變換和譯碼，同時(shí)進(jìn)行初步的分析解算，完成C模式應(yīng)答信號(hào)的譯碼，輸出目標(biāo)的距離、高度代碼和方向標(biāo)志等信息并將處理結(jié)果報(bào)告給主處理模塊，由主處理模塊進(jìn)行C模式目標(biāo)跟蹤和防撞處理；
[0008]所述射頻收發(fā)模塊完成1030MHZ問詢信號(hào)的產(chǎn)生和發(fā)射，使用定向天線從不同角度控制發(fā)送序列問詢信號(hào)，發(fā)射的問詢信號(hào)功率呈序列變化，將空間進(jìn)行范圍上的分層，同時(shí)完成應(yīng)答信號(hào)的接收、射頻通道的形成及接收信息的預(yù)處理，并依據(jù)編碼模塊的命令完成對(duì)天線的切換。
[0009]進(jìn)一步地，所述對(duì)天線的切換，包括收發(fā)切換、上下天線的切換，分4路接收來(lái)自O(shè)度，90度，180度，270度方向的信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理。
[0010]進(jìn)一步地，所述C模式問詢分為兩種情況:單呼叫全問詢模式和小聲呼叫詢問模式，其中小聲呼叫詢問模式包括低密度基本小聲呼叫問詢模式和高分辨率小聲呼叫問詢模式，選擇的原則是根據(jù)輸入條件，優(yōu)先選擇高分辨率小聲呼叫類型，其次選擇低密度基本小聲呼叫類型，最后選擇單呼叫全問詢模式。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比通過控制問詢功率，對(duì)臨近空域進(jìn)行分層、分波束問詢，有效的降低了 C模式問詢應(yīng)答的數(shù)量和密度，使得本機(jī)周圍的空域電磁環(huán)境更簡(jiǎn)單；使用這種方案后，二次雷達(dá)在進(jìn)行通信時(shí)可以更高效更可靠，大大提高了空中交通環(huán)境感知能力，增強(qiáng)了空中交通預(yù)警以及防撞的可靠性和有效性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的基本型小聲呼叫時(shí)序示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的基本型小聲呼叫問詢序列及功率示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖1-3描述本發(fā)明的一種實(shí)施例。
[0016]C模式應(yīng)答機(jī)只報(bào)告本機(jī)高度，采用廣播式的問詢/應(yīng)答形式，進(jìn)行一問多答，對(duì)于同一問詢，如果臨近空域多架C模式應(yīng)答機(jī)同時(shí)應(yīng)答，空中交通防撞處理機(jī)將無(wú)法對(duì)入侵機(jī)進(jìn)行位置身份識(shí)別，并且極易產(chǎn)生干擾。采用小聲呼叫問詢方式，主動(dòng)發(fā)起多次問詢，在不同方向，使用不同的問詢功率、抑制信號(hào)、接收靈敏度，逐層覆蓋本機(jī)周圍可監(jiān)視的范圍，問詢信號(hào)覆蓋區(qū)域的飛機(jī)接收到問詢后，進(jìn)行應(yīng)答，問詢信號(hào)未覆蓋區(qū)域或問詢信號(hào)被抑制區(qū)域的飛機(jī)不需回答，這樣就可減少應(yīng)答數(shù)量和干擾。
[0017]一種空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法，具有主處理模塊、編碼模塊、譯碼模塊和射頻收發(fā)模塊；所述主處理模塊完成C模式應(yīng)答信號(hào)的詢問控制，對(duì)C模式應(yīng)答數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取入侵機(jī)的高度信息用于防撞處理；所述編碼模塊主要接收主處理模塊發(fā)送來(lái)的的控制命令，對(duì)控制命令進(jìn)行解析并生成發(fā)送C模式的問詢命令序列，完成問詢天線選擇、問詢模式選擇、問詢功率控制及問詢序列發(fā)送；同時(shí)與所述譯碼模塊進(jìn)行通信，將一些控制信號(hào)傳送給譯碼模塊，告知譯碼模塊接收應(yīng)答時(shí)間、靈敏度及時(shí)長(zhǎng)；所述譯碼模塊根據(jù)編碼模塊發(fā)送的信號(hào)，結(jié)合在此問詢周期內(nèi)編碼模塊產(chǎn)生的步進(jìn)、功率、問詢波束數(shù)據(jù)，控制和接收射頻前端處理后的中頻信號(hào)，并進(jìn)行變換和譯碼，同時(shí)進(jìn)行初步的分析解算，完成C模式應(yīng)答信號(hào)的譯碼，輸出目標(biāo)的距離、高度代碼和方向標(biāo)志等信息并將處理結(jié)果報(bào)告給主處理模塊，由主處理模塊進(jìn)行C模式目標(biāo)跟蹤和防撞處理；所述射頻收發(fā)模塊完成1030MHZ問詢信號(hào)的產(chǎn)生和發(fā)射，使用定向天線從不同角度控制發(fā)送序列問詢信號(hào)，發(fā)射的問詢信號(hào)功率呈序列變化，將空間進(jìn)行范圍上的分層，同時(shí)完成應(yīng)答信號(hào)的接收、射頻通道的形成及接收信息的預(yù)處理，并依據(jù)編碼模塊的命令完成對(duì)天線的切換。具體說(shuō)，所述對(duì)天線的切換，包括收發(fā)切換、上下天線的切換，分4路接收來(lái)自O(shè)度，90度，180度，270度方向的信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理。
[0018]所述C模式問詢分為兩種情況:單呼叫全問詢模式和小聲呼叫詢問模式，其中小聲呼叫詢問模式包括低密度基本小聲呼叫問詢模式和高分辨率小聲呼叫問詢模式，選擇的原則是根據(jù)輸入條件，優(yōu)先選擇高分辨率小聲呼叫類型，其次選擇低密度基本小聲呼叫類型，最后選擇單呼叫全問詢模式。
[0019]小聲呼叫序列是通過上天線4個(gè)振子和下天線一個(gè)振子發(fā)射，這5個(gè)不同的波束獨(dú)立的選擇小聲呼叫序列類型。主處理模塊在偵聽模式下偵聽周圍的入侵機(jī)發(fā)送來(lái)的信號(hào)，分別存儲(chǔ)各個(gè)工作模式下的相關(guān)參數(shù)，比如天線選擇、波位選擇、功率等等，本機(jī)根據(jù)單呼叫全問詢模式偵聽到的入侵機(jī)數(shù)量密度等條件選擇問詢模式。
[0020]在一定向或全方向射束的TCAS監(jiān)視獨(dú)立波束范圍內(nèi)，若未接收到C模式應(yīng)答信號(hào)，則發(fā)送單一的詢問信號(hào)，不發(fā)小聲呼叫詢問序列，以監(jiān)視裝備C模式應(yīng)答機(jī)飛機(jī)的存在，以及C模式探測(cè)跟蹤與是否啟動(dòng)小聲呼叫詢問模式。在一個(gè)特定射束中單一詢問的功率電平及對(duì)應(yīng)的最小觸發(fā)電平(MTL)將等于在那個(gè)射束發(fā)射的最高小聲呼叫詢問電平。主處理模塊發(fā)送命令，編碼模塊進(jìn)行解析生成問詢時(shí)序序列控制發(fā)射。
[0021]當(dāng)偵聽到兩個(gè)C模式應(yīng)答在距離上是相關(guān)的，即經(jīng)過計(jì)算它們被認(rèn)定為可能是一個(gè)目標(biāo)，并且主處理模塊已經(jīng)建成航跡，或一條被測(cè)航跡從一個(gè)天線射束進(jìn)入到另外一個(gè)射束，認(rèn)為此航跡可能是同一個(gè)目標(biāo)，這時(shí)就要啟動(dòng)基本的小聲呼叫問詢模式，小聲呼叫問詢模式序列的基本型呼叫步進(jìn)及功率等信息見圖3。圖3相關(guān)說(shuō)明如下:
[0022]1、上天線前向序列中，正向輻射的優(yōu)先級(jí)每次降低IdB ；
[0023]2、上天線左右向序列中，向左右輻射的優(yōu)先級(jí)每次降低IdB ；
[0024]3、上天線后向序列中，向后輻射的優(yōu)先級(jí)每次降低IdB ；
[0025]4、下天線全向序列中，輻射的優(yōu)先級(jí)每次降低IdB ；
[0026]5、“1”表示P1、P3和P4問詢脈沖的有效輻射功率(ERP)；
[0027]6、“S”表示SI抑制脈沖的ERP ；
[0028]7、“S.I”表示 SI 的 ERP 比問詢 ERP 小 2dB ；
[0029]8、“S..I”表示 SI 的 ERP 比問詢 ERP 小 3dB ；
[0030]9、“S.........1” 表示 SI 的 ERP 比問詢 ERP 小 1dB ；
[0031]10、在每個(gè)象限的最后一個(gè)步進(jìn)沒有SI發(fā)射脈沖。
[0032]11、最低有效輻射功率電平(dBm)
[0033]首先由主處理模塊進(jìn)行條件判斷，符合條件時(shí)，啟動(dòng)基本型小聲呼叫問詢，將問詢的控制命令、步進(jìn)、功率、天線選擇等信息發(fā)送給編碼模塊，編碼模塊根據(jù)控制命令生成問詢的時(shí)序序列，并對(duì)波位、天線等信息進(jìn)行解析，發(fā)送給射頻收發(fā)模塊，有選擇的對(duì)問詢信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，同時(shí)給譯碼模塊發(fā)送時(shí)間和接收靈敏度等信息，譯碼模塊根據(jù)這些信息控制射頻收發(fā)模塊接收應(yīng)答信號(hào)，并進(jìn)行計(jì)時(shí)。如在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)接收到C模式的問詢應(yīng)答，則視為有效。如超出時(shí)間范圍，則本次小聲問詢結(jié)束，轉(zhuǎn)入下一個(gè)步進(jìn)問詢。譯碼模塊將所獲信息進(jìn)行解調(diào)和譯碼，發(fā)送給主處理模塊進(jìn)行航跡建立跟蹤等。
[0034]低密度基本小聲呼叫問詢模式可以產(chǎn)生6個(gè)問詢步進(jìn)，每個(gè)步進(jìn)有最大的功率和最小的功率，分別表示了問詢的最遠(yuǎn)邊界和最近邊界。在這兩個(gè)邊界范圍內(nèi)的應(yīng)答機(jī)可以接收到該步進(jìn)的問詢并進(jìn)行應(yīng)答。本機(jī)接收機(jī)也只接收本問詢功率能問詢到的應(yīng)答機(jī)的C模式應(yīng)答信號(hào)，并設(shè)置時(shí)間和接收靈敏度，當(dāng)超時(shí)或功率超出這個(gè)問詢功率的范圍，應(yīng)答機(jī)就接收不到問詢信號(hào)，也就不進(jìn)行應(yīng)答。這樣6個(gè)步進(jìn)的問詢就將本機(jī)周圍的空間，由遠(yuǎn)及近劃分成6個(gè)相互臨近的空間扇環(huán)。在某個(gè)小聲呼叫問詢范圍之內(nèi)的飛機(jī)對(duì)問詢信號(hào)進(jìn)行選擇性應(yīng)答，范圍之外的接收不到問詢也就不應(yīng)答，這樣就減少了應(yīng)答的次數(shù)，降低了空間數(shù)據(jù)鏈路的射頻干擾。
[0035]高分辨率小聲呼叫問詢模式將本機(jī)周圍空間劃分成24個(gè)相互臨近的空間扇環(huán)。當(dāng)譯碼模塊對(duì)跟蹤目標(biāo)生成了低置信度比特測(cè)量(Cl)標(biāo)志，說(shuō)明入侵機(jī)的密度較大，應(yīng)答時(shí)存在幻影，此時(shí)低分辨率不能滿足對(duì)C模式入侵機(jī)的監(jiān)視，就需要選擇高分辨率小聲呼叫序列。高分辨率的問詢實(shí)現(xiàn)對(duì)臨近空域更細(xì)的分層問詢，使問詢覆蓋生成的扇環(huán)范圍更窄，以控制間距小的多架入侵飛機(jī)的應(yīng)答，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行區(qū)分和跟蹤。
[0036]主處理模塊對(duì)本機(jī)周圍空域裝備C模式應(yīng)答機(jī)的入侵機(jī)進(jìn)行跟蹤和區(qū)分。對(duì)跟蹤到的飛機(jī)，根據(jù)不同范圍、不同危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行標(biāo)記。然后綜合進(jìn)行判斷，繼而生成空中交通咨詢或決策建議，以幫助飛行員安全規(guī)避入侵飛機(jī)。
[0037]本發(fā)明通過減少每次詢問的應(yīng)答數(shù)量，來(lái)降低射頻通信干擾，提高空中通信質(zhì)量，使空中交通防撞系統(tǒng)C模式問詢和C模式應(yīng)答機(jī)的應(yīng)答可靠易辨析，在空中交通防撞系統(tǒng)的處理下有效實(shí)現(xiàn)空中交通預(yù)警和防撞。
[0038]上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于具有主處理模塊、編碼模塊、譯碼模塊和射頻收發(fā)模塊； 所述主處理模塊完成C模式應(yīng)答信號(hào)的詢問控制，對(duì)C模式應(yīng)答數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取入侵機(jī)的高度信息用于防撞處理； 所述編碼模塊主要接收主處理模塊發(fā)送來(lái)的的控制命令，對(duì)控制命令進(jìn)行解析并生成發(fā)送C模式的問詢命令序列，完成問詢天線選擇、問詢模式選擇、問詢功率控制及問詢序列發(fā)送；同時(shí)與所述譯碼模塊進(jìn)行通信，將一些控制信號(hào)傳送給譯碼模塊，告知譯碼模塊接收應(yīng)答時(shí)間、靈敏度及時(shí)長(zhǎng)； 所述譯碼模塊根據(jù)編碼模塊發(fā)送的信號(hào)，結(jié)合在此問詢周期內(nèi)編碼模塊產(chǎn)生的步進(jìn)、功率、問詢波束數(shù)據(jù)，控制和接收射頻前端處理后的中頻信號(hào)，并進(jìn)行變換和譯碼，同時(shí)進(jìn)行初步的分析解算，完成C模式應(yīng)答信號(hào)的譯碼，輸出目標(biāo)的距離、高度代碼和方向標(biāo)志等信息并將處理結(jié)果報(bào)告給主處理模塊，由主處理模塊進(jìn)行C模式目標(biāo)跟蹤和防撞處理； 所述射頻收發(fā)模塊完成1030MHZ問詢信號(hào)的產(chǎn)生和發(fā)射，使用定向天線從不同角度控制發(fā)送序列問詢信號(hào)，發(fā)射的問詢信號(hào)功率呈序列變化，將空間進(jìn)行范圍上的分層，同時(shí)完成應(yīng)答信號(hào)的接收、射頻通道的形成及接收信息的預(yù)處理，并依據(jù)編碼模塊的命令完成對(duì)天線的切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述對(duì)天線的切換，包括收發(fā)切換、上下天線的切換，分4路接收來(lái)自O(shè)度，90度，180度，270度方向的信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空中交通防撞系統(tǒng)C模式小聲呼叫實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述C模式問詢分為兩種情況:單呼叫全問詢模式和小聲呼叫詢問模式，其中小聲呼叫詢問模式包括低密度基本小聲呼叫問詢模式和高分辨率小聲呼叫問詢模式，選擇的原則是根據(jù)輸入條件，優(yōu)先選擇高分辨率小聲呼叫類型，其次選擇低密度基本小聲呼叫類型，最后選擇單呼叫全問詢模式。
【文檔編號(hào)】G08G5/04GK104267395SQ201410512868
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】魏航科, 呼曦, 何海明, 劉成林, 張龍, 汶攀君 申請(qǐng)人:陜西寶成航空儀表有限責(zé)任公司