CN104821104A - 一种民航用多点定位的询问方法及多点定位询问系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种民航用多点定位的询问方法和询问系统，询问方法包括：1，接收多点定位询问控制指令；2，将接收到的询问控制指令分发至多点定位询问站；3，将多点定位询问的控制指令发射出去，可以发射A/C模式的信号或者S模式的信号，并且A/C模式的询问信号为全呼询问模式，S模式的询问信号包括全呼询问模式和选择询问模式；对于全呼询问模式，将分发询问控制指令随机指定多点定位询问站；对于选择询问模式，将根据待询问的目标距离多点定位询问站的位置，选择距离待询问目标最近的多点定位询问站将询问信号发出。因此，提供了一种准确、及时地将多点定位系统询问信号发出的技术方案。

Description

一种民航用多点定位的询问方法及多点定位询问系统

技术领域

本发明涉及一种民用航空的技术领域，尤其涉及一种民航用多点定位的询问方法及多点定位询问系统。

背景技术

随着空中交通流量的日益增加，传统的雷达技术将不能充分地支持先进的空中交通管理概念的执行，于是就提出了多点定位系统（MSS，全称为multilater--ationsurveillance system）对机场现有空管雷达系统的补充和增强，MSS又包含2套子系统，多点定位场面监视系统（MSS-A）和多点定位进近监视系统(MSS-PRM)，一套用于对场面目标的监视，另一套用于对终端进近区域空中目标的监视。多点定位场面监视系统的本质是通过利用与ADS-B（全称为Automatic De--pendent Surveillance-Broadcast）相同的地面站结构为ADS-B的实施提供平滑的过渡，同时通过改善的监视技术为空中交通管制提供有效的监视服务。与一、二次雷达定位原理不同，多点定位监视技术是基于信号到达时差（TDOA，全称为Time difference of arrival）来计算飞机的位置。一套多点定位监视系统包含有多个地面接收站，用于接收目标发射出的应答信号，如A/C模式，S模式，扩展的S模式信号等。当同一组信号被地面上位于不同位置的接收天线接收到时，因为目标与各个接收天线的距离不一样，因此信号到达各个天线的时间也有细微的差别。这些差别就是信号到达时差（TDOA）；在此基础上借助特定的算法，飞机所处的位置将被精确地计算出来。多点定位监视系统由若干个分布在监视区域附近的信号接收机、询问信号发射机和参考应答机、以及一组中央处理器服务器(CPS)组成。当接收到二次雷达或者其他询问设备发出S模式或者A/C模式询问信息时，飞机或者地面移动目标（车辆）上安装的S模式或者A/C模式的应答机就会自动发送相应的S模式或者A/C模式的应答信号。

例如，一种利用多点定位系统的技术方案在中国专利申请号为CN201310284457.5的专利申请中被公开，该专利申请公开了一种用于飞机安全的综合监视系统，包括一套四通道L波段天线、一套气象雷达天线单元和系统主机，其特征在于，所述系统主机包含中央处理模块、射频综合模块、基带综合模块、电源模块，所述射频综合模块通过同轴电缆与四通道L波段天线相连接，广播本机状态信息，并同时监听周围空域中装有S模式或A/C模式应答机的目标机所发送的应答信号，发送询问信号探测周围空域安装A/C模式应答机的目标机；所述基带综合模块通过同轴电缆或光纤同气象雷达天线单元连接，发射探测信号，接收反射信号，检测前方气象状况和地形；所述基带综合模块与射频综合模块连接，对S、A/C模式应答机和ADS-B数据进行处理；所述中央处理模块通过与机载网络或自带接口单元获取机体状态信息，综合各种信息，计算本机是否存在威胁，并当威胁存在时通过声音、视频提示飞行员做出规避动作；所述电源模块为中央处理模块、射频综合模块、基带综合模块提供电源。

另一份利用多点定位系统的技术，如中国专利申请号为CN201310294899.8的中国专利申请中，公开了一种机载防撞系统测试仪及测试方法，包含信号处理模块、测试ACAS主机射频模块、测试S模式应答机射频模块、接口分机，所述信号处理模块包括微处理器、FPGA、信号驱动隔离电路、配置芯片、电压转换电路。信息处理模块完成对机载防撞系统的ACAS收发主机询问信号进行译码，解析S模式协议，判断询问格式，并根据询问模式进行编码，产生应答信号；对机载防撞系统的S模式应答机产生A/C/S模式的询问信号，并对应答信号进行译码，解析S模式协议，获取S模式应答机高度及身份数据（S模式地址），满足机载防撞系统测试仪器的空管应答、空中交通告警、广播式自动相关监视ADS-BOUT等功能。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中的多点定位系统的技术方案中，并没有能够准确、及时地发出询问信号的技术方案。

发明内容

为了解决有技术中存在的上述问题，本发明提供一种能够根据对多点定位系统中询问技术方案进行完善的民航用多点定位的询问方法及多点定位询问系统。本发明提供的技术方案是：

一方面，提供一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，包括：

（一）. 接收多点定位询问控制指令；

（二）. 将步骤（一）接收到的询问控制指令分发至多点定位询问站；

（三）. 通过多点定位询问站将多点定位询问的控制指令发射出去，所述多点定位询问站可以发射A/C模式的信号或者S模式的信号，并且所述A/C模式的询问信号为全呼询问模式，所述S模式的询问信号包括全呼询问模式和选择询问模式；其中，

对于全呼询问模式，步骤（二）将分发询问控制指令随机指定多点定位询问站；对于选择询问模式，步骤（二）将根据待询问的目标距离多点定位询问站的位置，选择距离所述待询问目标最近的多点定位询问站将询问信号发出。

因此，可以通过上述技术方案，提高空域用多点定位系统中询问目标的更新频率，提供一种准确、及时地将多点定位系统询问信号发出。然后通过多点定位系统中的地面接收站就可以很好地接收待询问目标的信息，得到空域中待询问目标更多的信息。

优选地，多点定位询问站设置有至少一个，并且每个所述多点询问站设置有不同的询问识别码。因此，可以更好地管理这些多点询问站。

优选地，对于监视区域中心出现的询问目标，发出全呼询问模式的询问信号，用于发现新出现的目标；对于已经捕获的目标，发出选择询问信号，继续保持对已经捕获目标的监视。因此，可以更加快速、准确地监控监视区域中的目标。

优选地，步骤（三）发射询问信号的方式为：对于监视区域中有多个待询问目标的情况，首先采取全呼询问模式询问和选择询问模式询问交替进行，如果当前监视区域中没有S模式应答目标，就只采用全呼询问模式询问；如果当前监视区域中有S模式应答目标，就继续采用采取全呼询问模式询问和选择询问模式询问交替进行。

因此，可以根据监视区域内的待询问目标更快速调整询问模式，保持监控的及时性。

优选地，步骤S3之后，待询问目标会对多点定位询问系统的询问信号作出响应，并向多点定位系统中的地面接收站发出应答信号，地面接收站接收应答信号之后，将信号反馈至民航用多点定位系统的指控中心，指控中心将发出的控制命令设置为自适应模式。

优选地，所述控制命令包括询问类型、询问周期和询问应答概率。

因此，可以通过上述技术方案，让监控条件设置的更加合理。

优选地，待询问目标上设置有机载应答机；所述多点定位询问站设置有询问应答概率产生器，通过询问应答概率产生器，控制机载应答机的应答概率。因此，可以避免待询问目标中的机载应答机在短时间内造成锁闭现象。

优选地，步骤（三）可以通过询问脉冲时间产生器控制询问信号发生的随机时间，并调整全呼询问的间隙和周期。

另一方面，本发明还提供一种民航用多点定位询问系统，其特征在于，包括：

控制询问模块，用于发出询问控制命令；

至少一个多点定位询问站，用于发射A/C模式的询问信号或者S模式的询问信号，并且所述A/C模式的询问信号为全呼询问模式，所述S模式的询问信号包括全呼询问模式和选择询问模式；

多点定位询问管理模块，用于将询问控制命令分发至多点定位询问站，对于全呼询问模式，将分发询问控制指令随机指定多点定位询问站；对于选择询问模式，将根据待询问的目标距离多点定位询问站的位置，选择距离所述待询问目标最近的多点定位询问站将询问信号发出。

优选地，所述多站询问管理模块收到询问控制指令，根据多点定位系统的待询问目标的情况，和询问指令的内容，将指令分发至不同的多点定位询问站。

因此，通过本发明提供的上述技术方案，让多点定位系统能够提高目标更新频率，得到目标更多的信息；进一步地，与空管二次雷达询问方式不同，上述技术方案把国际民航组织的相关标准与多点定位系统的特点完整地结合在一起，对询问策略和询问工作流程作出改进和完善，能够保证多点定位系统更好地对监视区域内的目标进行监视。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种民航用多点定位的询问方法的流程图；

图2为本发明实施例一提供的一种民航用多点定位的询问方法中A/C模式信号的示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种民航用多点定位的询问方法中S模式信号的示意图；

图4为本发明实施例一提供的一种民航用多点定位的询问方法中S模式信号对应信息的示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种民航用多点定位的询问系统的结构框图；

图6为本发明实施例二提供的一种民航用多点定位的询问方法的流程图；

图7为本发明实施例二提供的种民航用多点定位的询问方法中询问间隙的示意图；

图8为本发明实施例二提供的种民航用多点定位的询问方法中自适应询问控制示意图；

图9为本发明实施例三提供的一种民航用多点定位的询问系统中多点定位询问站的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种民航用多点定位的询问方法，包括：

S1，接收多点定位询问控制指令；

S2，分发控制指令，将步骤S1接收到的询问控制指令分发至多点定位询问站；

S3，多点定位询问的控制指令发射，通过多点定位询问站将多点定位询问的控制指令发射出去，多点定位询问站可以发射A/C模式的信号或者S模式的信号，并且A/C模式的询问信号为全呼询问模式，S模式的询问信号包括全呼询问模式和选择询问模式；其中，

对于全呼询问模式，S2将分发询问控制指令随机指定多点定位询问站；对于选择询问模式，S2将根据待询问的目标距离多点定位询问站的位置，选择距离待询问目标最近的多点定位询问站将询问信号发出。

因此，可以通过上述技术方案，提高空域用多点定位系统中询问目标的更新频率，提供了一种准确、及时地将多点定位系统询问信号发出的技术方案。然后通过多点定位系统中的地面接收站就可以很好地接收待询问目标的信息，得到空域中待询问目标，比如飞机、车辆等更多的信息。

上述多点定位询问站的数量可以根据监视区域的空间大小来设置，如果单个多点定位询问站无法满足覆盖要求，在询问站彼此之间不会干扰的前提下，可以布置多个询问站；这样可以保证监控效果更好。优选地，多点定位询问站设置有至少一个，并且每个多点询问站设置有不同的询问识别码；因此，可以更好地管理这些多点询问站。进一步地，步骤S3可以通过询问脉冲时间产生器控制询问信号发生的随机时间，并调整全呼询问的间隙和周期。

如图5所示，本实施例还提供一种民航用多点定位询问系统，包括：

控制询问模块A，用于发出询问控制命令；

至少一个多点定位询问站C、D（也可以称为多点定位询问发射站），用于发射A/C模式的询问信号或者S模式的询问信号，并且A/C模式的询问信号为全呼询问模式，S模式的询问信号包括全呼询问模式和选择询问模式；

多点定位询问管理模块B，用于将询问控制命令分发至多点定位询问站，对于全呼询问模式，将分发询问控制指令随机指定多点定位询问站；对于选择询问模式，将根据待询问的目标距离多点定位询问站的位置，选择距离待询问目标最近的多点定位询问站将询问信号发出。

优选地，多站询问管理模块B收到询问控制指令，根据多点定位系统的待询问目标的情况，和询问指令的内容，将指令分发至不同的多点定位询问站C、D。因此，可以更好地管理这些多点定位询问站。

如图2所示，本实施例提供的技术方案中，A/C模式信号为全呼询问格式，并且P4为全呼脉冲，宽度为0.8μs时表示Mode A /C全呼。P1和P3脉冲宽度为0. 8μs，间隔8. 0μs为A模式询问，应答为12位的身份代码；间隔21. 0μs为C模式询问，应答为飞机气压高度；如果P4脉宽为0.8μs，S模式应答机不应答。

如图3所示，本实施例提供的技术方案中，S模式询问只针对S模式应答机，非S模式应答机不予应答。在P2脉冲后是一个长脉冲P6，用其传输上行数据，其脉宽为16. 25或者30. 25μs(对应56 bit和112 bit数据) 。P6以DPSK方式调制，其中二进制1代表相位变化180°而0 代表相位没有变化，反相位置的间隔为0. 25μs，从而产生4 MHz的数据比特率。采用DPSK（二进制差分相位键控）信号可以提高询问信号的抗干扰能力；根据要求，整个发射数据的比特为56或者112。

如图4所示，图3中的S模式询问格式支持几种不同形式的询问。询问信息由许多不同的数据字段组成，最后24比特位通常与地址－奇偶区域组合。可能存在24种不同类型的询问信息，其中八种（UF=00、04、05、11、16、20、21）已经分派给特殊用途，而剩余的目前还没有被指派，本实施例可以利用这些字节组成多种询问信息，比如航班A码、高度、距离等信息。

因此，通过本发明提供的上述技术方案，让多点定位系统能够提高目标更新频率，得到目标更多的信息；进一步地，与空管二次雷达询问方式不同，上述技术方案把国际民航组织的相关标准与多点定位系统的特点完整地结合在一起，对询问策略和询问工作流程作出改进和完善，能够保证多点定位系统更好地对监视区域内的目标进行监视。

 实施例二

如图6所示，本实施例提供一种民航用多点定位的询问方法，在实施例一的基础上，优选地，增加了以下步骤：

S5，当前监视区域中待询问目标的数量；

S6，采取全呼询问模式询问和选择询问模式询问交替进行（如图7所示）；

S7，采用S模式的选择询问模式询问；

S8，当前监视区域中有没有S模式应答目标；

S9，采取全呼询问模式询问和选择询问模式询问交替进行；

S10，只采用S模式的选择询问模式询问。

更具体地，对于监视区域中心出现的询问目标，发出全呼询问模式的询问信号对于已经捕获的目标，发出选择询问信号，继续保持对已经捕获目标的监视。因此，可以更加快速、准确地监控监视区域中的目标。

优选地，步骤S3发射询问信号的方式进一步细化为：对于监视区域中有多个待询问目标的情况，首先采取全呼询问模式询问和选择询问模式询问交替进行，如果当前监视区域中没有S模式应答目标，就只采用全呼询问模式询问；如果当前监视区域中有S模式应答目标，就继续采用采取全呼询问模式询问和选择询问模式询问交替进行。

因此，可以根据监视区域内的待询问目标更快速调整询问模式，保持监控的及时性。

优选地，步骤S3之后，待询问目标会对多点定位询问系统的询问信号作出响应，并向多点定位系统中的地面接收站发出应答信号，地面接收站接收应答信号之后，将信号反馈至民航用多点定位系统的指控中心，指控中心将发出的控制命令设置为自适应模式；其中，控制命令包括询问类型、询问周期和询问应答概率；自适应模式控制的具体过程，如图8所示。本实施例中的自适应模式是在多点定位询问系统出厂配置好后，工作时不需要人为干预，多点定位系统的指控中心自动控制询问站中的询问机。

因此，可以通过上述技术方案，让询问条件自动适应监控环境，询问条件设置的更加合理。

优选地，待询问目标上设置有机载应答机；所述多点定位询问站设置有询问应答概率产生器，通过询问应答概率产生器，控制机载应答机的应答概率。因此，可以避免待询问目标中的机载应答机在短时间内造成锁闭现象。

 实施例三

实施例三可以采用与实施例一或者实施例二相同的民航用多点定位的询问方法；不同点在于，本实施例提供的多点询问站设置有多个模块，具体地，包括：

天线模块，天线模块包括全向天线6和GPS子模块7，全向天线6为可以发射1030MHz的全向天线，在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，这种全向天线6具有波瓣宽度越小、增益越大、应用距离近、覆盖范围大、成本低等特点；而GPS子模块7设置有GPS天线。多点定位询问站还包括与天线模块连接的主机2，其中，全向天线6和GPS子模块7分别通过高频电缆与主机连接。主机2设置有发射分机22、终端处理分机23以及电源分机21，电源分机21可以接收来自电源一4和电源二5的供电。优选地，电源一4是220V的交流电，电源二5是24V或者48V的直流电，而电源二5可以作为一个备用电源来给整个多点定位询问站供电，并且电源分机21可以将电源一4和/或电源二5的电压转换成+5V、+12V、+35V、+50V等各种不同的直流电压，其中发射分机22可以接收这四种不同的直流电压，而终端处理分机23只接受+5V的直流电压。优选地，发射分机22设置有提供载波信号的频率源模块22c，与频率源模块22c连接的调制模块22b，与调制模块22b连接的功放模块22a；功放模块22a与全向天线6连接，并且可以与终端处理分机23双向交换信号；调制模块22b可以接收来自终端处理分机23的控制信号。优选地，调制模块22b可以接收来自终端处理分机23的ASK（振幅键控）信号、DPSK（二进制差分相位键控）信号、PTT（一键通）信号；频率源模块22c可以接收来自电源分机的电压信号，并且能够提供预定大小的频率；终端处理分机23内设置有询问参数；并且询问参数可以通过发射分机22得到预定格式的询问信号，然后通过全向天线6将预定格式的询问信号发射出去。因此，可以更好地利用本实施例提供的多点定位询问站将信息准确地发射出去。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，包括：

（一）. 接收多点定位询问控制指令；

（二）. 将步骤（一）接收到的询问控制指令分发至多点定位询问站；

（三）. 通过多点定位询问站将多点定位询问的控制指令发射出去，所述多点定位询问站可以发射A/C模式的信号或者S模式的信号，并且所述A/C模式的询问信号为全呼询问模式，所述S模式的询问信号包括全呼询问模式和选择询问模式；其中，

对于全呼询问模式，步骤（二）将分发询问控制指令随机指定多点定位询问站；对于选择询问模式，步骤（二）将根据待询问的目标距离多点定位询问站的位置，选择距离所述待询问目标最近的多点定位询问站将询问信号发出。

2.如权利要求1所述的一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，多点定位询问站设置有至少一个，并且每个所述多点询问站设置有不同的询问识别码。

3.如权利要求1所述的一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，对于监视区域中心出现的询问目标，发出全呼询问模式的询问信号对于已经捕获的目标，发出选择询问信号，继续保持对已经捕获目标的监视。

4.如权利要求1所述的一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，步骤（三）发射询问信号的方式为：首先采取全呼询问模式询问和选择询问模式询问交替进行，如果当前监视区域中没有S模式应答目标，就只采用全呼询问模式询问；如果当前监视区域中有S模式应答目标，就继续采用采取全呼询问模式询问和选择询问模式询问交替进行。

5.如权利要求1所述的一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，步骤S3之后，待询问目标会对多点定位询问系统的询问信号作出响应，并向多点定位系统中的地面接收站发出应答信号，地面接收站接收应答信号之后，将信号反馈至民航用多点定位系统的指控中心，指控中心将发出的控制命令设置为自适应模式。

6.如权利要求5所述的一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，所述控制命令包括询问类型、询问周期和询问应答概率。

7.如权利要求1所述的一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，待询问目标上设置有询问应答机；所述多点定位询问站设置有询问应答概率产生器，通过询问应答概率产生器，控制机载应答机的应答概率。

8.如权利要求1所述的一种民航用多点定位的询问方法，其特征在于，步骤（三）可以通过询问脉冲时间产生器控制询问信号发生的随机时间，并调整全呼询问的间隙和周期。

9.一种民航用多点定位的询问系统，其特征在于，包括：

控制询问模块，用于发出询问控制命令；

至少一个多点定位询问站，用于发射A/C模式的询问信号，S模式的询问信号，并且所述A/C模式的询问信号为全呼询问模式，所述S模式的询问信号包括全呼询问模式和选择询问模式；

多点定位询问管理模块，用于将询问控制命令分发至多点定位询问站，对于全呼询问模式，将分发询问控制指令随机指定多点定位询问站；对于选择询问模式，将根据待询问的目标距离多点定位询问站的位置，选择距离所述待询问目标最近的多点定位询问站将询问信号发出。

10.如权利要求9所述的一种民航用多点定位的询问系统，其特征在于，所述多站询问管理模块收到询问控制指令，根据多点定位系统的待询问目标的情况，和询问指令的内容，将指令分发至不同的多点定位询问站。