CN105006646A - Ads-b便携设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种ADS-B便携设备，该ADS-B便携设备安装于飞行器内，包括内置GPS天线及依次连接的外置天线检测电路、天线控制电路。其中，外置天线检测电路，采集并处理测量参数，该测量参数用于判断ADS-B便携设备是否接入外置GPS天线；天线控制电路，根据测量参数，控制ADS-B便携设备使用内置GPS天线或外置GPS天线接收GPS信号。该ADS-B便携设备可自动切换接收GPS信号的天线，既节约了设备的成本，又便于用户使用；当使用外置GPS天线时，由于外置GPS天线遮挡较少，有利于GPS信号的接收，所以可提高ADS-B便携设备发射信号的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及航空技术领域，特别是涉及一种ADS-B便携设备。
背景技术
在传统雷达系统中，飞行器很多都不具备GPS定位导航功能，在飞行训练及执行任务时，仅靠塔台的目测数据或语音指挥命令来定位，安全性较差。而在ADS-B系统中，ADS-B便携设备不仅能够实时提供准确的监视信息，还具有建设成本少、数据精度高、使用寿命长等明显优势。装载了ADS-B便携设备的飞行器，具有GPS定位导航功能，可通过数据链广播其自身的精确位置和其它数据(如速度、高度及飞机是否转弯、爬升或下降等)。
ADS-B便携设备内部一般都集成有GPS天线，而GPS信号的好坏会直接影响设备的工作性能，因此将ADS-B便携设备安装于飞行器外，有益于提高GPS信号的准确度。然而，由于关于ADS-B便携设备安装方式的标准暂未明确下来，若将ADS-B便携设备直接安装在飞行器外，取得飞行器相关的适航取证工作相对困难。因此目前普遍采用的方式是，将ADS-B便携设备安装于飞行器仓内。在这种情况下，由于ADS-B便携设备内部的GPS天线位于机舱内部，而不同机型的机仓内部环境存在差异，这就可能导致ADS-B便携设备接收的GPS信号质量存在差异。当接收的GPS信号质量较差时，会影响ADS-B便携设备的正常工作。
发明内容
基于此，有必要针对ADS-B便携设备利用内置GPS天线接收的GPS信号质量较差的问题，提供一种ADS-B便携设备，当该ADS-B便携设备接入外置GPS天线时，可自动将接收GPS信号的天线切换为外置GPS天线，以提高接收的GPS信号的质量。
一种ADS-B便携设备，安装于飞行器内，所述ADS-B便携设备包括内置GPS天线，还包括依次连接的外置天线检测电路、天线控制电路；
所述外置天线检测电路，采集并处理测量参数，所述测量参数用于判断所述ADS-B便携设备是否接入外置GPS天线；
所述天线控制电路，根据所述测量参数，控制所述ADS-B便携设备使用内置GPS天线或外置GPS天线接收GPS信号。
在其中一个实施例中，所述天线控制电路包括相互连接的控制单元、内外切换单元；所述内外切换单元，用于控制内置GPS天线、外置GPS天线的相关电路处于导通或断开状态；所述控制单元，根据所述测量参数，控制所述内外切换单元的工作状态，进而控制ADS-B便携设备使用内置GPS天线或外置GPS天线接收GPS信号。
在其中一个实施例中，所述外置天线检测电路包括采样单元和放大单元，所述采样单元用于采集测量参数，所述放大单元用于放大所述采样单元采集的测量参数。
在其中一个实施例中，所述ADS-B便携设备还包括相互连接的内置天线电源电路、内置天线信号处理电路，且所述内置天线电源电路、内置天线信号处理电路均与内外切换单元连接，所述内置天线信号处理电路与内置GPS天线连接。
在其中一个实施例中，所述ADS-B便携设备还包括外置天线电源电路，且所述外置天线电源电路分别与内外切换单元、采样单元连接。
在其中一个实施例中，所述内外切换单元包括：外置天线电源开关、外置天线信号开关、内置天线电源开关、内置天线信号开关，且所述外置天线电源开关、内置天线电源开关、内置天线信号开关分别与外置天线电源电路、内置天线电源电路、内置天线信号处理电路连接。
在其中一个实施例中，所述外置天线电源电路、外置天线信号开关均与ADS-B便携设备的GPS输出端连接，所述内外切换单元通过外置天线电源电路、外置天线信号开关来控制外置GPS天线。
在其中一个实施例中，所述采样单元为功率电阻，所述放大单元为运放电路。
在其中一个实施例中，所述外置天线电源开关、内置天线电源开关均为场效应管开关电路，所述内置天线信号开关、外置天线信号开关均为PIN开关二极管。
在其中一个实施例中，所述控制单元为比较器电路，所述内置天线信号处理电路为低噪声放大电路。
上述ADS-B便携设备具有的有益效果为：
1、该ADS-B便携设备既可通过内置GPS天线接收GPS信号，又可通过外置GPS天线接收GPS信号，且可自动在内置GPS天线和外置GPS天线中切换，既节约了设备的成本，又便于用户使用。
2、在该ADS-B便携设备中，当外置天线检测电路检测到ADS-B便携设备接入外置GPS天线后，控制单元即会通过内外切换单元自动控制该ADS-B便携设备利用外置GPS天线接收GPS信号，由于外置GPS天线遮挡较少，有利于GPS信号的接收，进而可以提高ADS-B便携设备发射信号的稳定性。
3、该ADS-B便携设备通过采样单元采集外置天线电源电路输出端的测量参数，采集测量参数的实现方式简单，便于实现设备的小型化，且测量的灵敏度高；另外通过放大单元将测量参数放大后，便于控制单元根据测量参数检测是否接入外置GPS天线，可提高检测的准确度。
4、该ADS-B便携设备使用内置天线电源电路、外置天线电源电路分别对内置、外置GPS天线供电，且分别使用不同的开关控制内置、外置GPS天线相关的电路，可保证内置、外置GPS天线电路的信号相互隔离，不影响各自性能参数，进而可提高ADS-B便携设备工作的可靠性。
附图说明
图1为一实施例的ADS-B便携设备的内部结构及该ADS-B便携设备与外置GPS天线电路的连接图；
图2为图1所示实施例的ADS-B便携设备自动切换天线的信号流向图。
具体实施方式
图1示出了ADS-B便携设备1000的内部结构及该ADS-B便携设备1000与外置GPS天线3000电路的连接图。ADS-B便携设备1000，安装于飞行器内，当检测到接入外置GPS天线3000时，该ADS-B便携设备1000可自动切换接收GPS信号的天线，而利用外置GPS天线3000接收GPS信号。
如图1所示，ADS-B便携设备1000包括：外置天线检测电路1100、天线控制电路1200、外置天线电源电路1300、内置天线电源电路1400、内置天线信号处理电路1500、内置GPS天线1600。
外置天线检测电路1100，采集并处理由外置天线电源电路1300输出端输出的测量参数，该测量参数用于判断ADS-B便携设备1000是否接入外置GPS天线3000。该外置天线检测电路1100包括采样单元1110和放大单元1120。
采样单元1110与外置天线电源电路1300的输出端连接，该采样单元1110用于采集由外置天线电源电路1300输出端输出的测量参数。具体的，采样单元1110为功率电阻，且该功率电阻的阻值较小，在这种情况下，采样单元1110采集的测量参数为外置天线电源电路1300输出端输出的电流。
在本实施例中，若ADS-B便携设备1000接入外置GPS天线3000，外置天线电源电路1300的输出端则会输出较大的电流。当采样单元1110从外置天线电源电路1300的输出端采集到该电流后，将电流转化为电压，并将该电压输出至放大单元1120；若ADS-B便携设备100没有接入外置GPS天线3000，外置天线电源电路1300的输出端输出的电流为零，这时，采样单元1110采集到的电流即为零。
另外，采样单元1110还可为其他类型的可采集电信号的电路，例如电压检测电路，此时采样单元1110在外置天线电源电路1300的输出端采集的测量参数为电压。
本实施例通过采样单元1110采集外置天线电源电路1300输出端输出的测量参数，该采集测量参数的实现方式简单，便于实现设备的小型化，且测量的灵敏度较高。
放大单元1120用于放大采样单元1110输入的测量参数，并将放大的测量参数输出至控制单元1210中。具体的，放大单元1120为运放电路。
另外，放大单元1120还可为其他类型的放大电路，如场效应管放大电路、晶体三极管放大电路。
天线控制电路1200，根据放大单元1120输入的测量参数，控制ADS-B便携设备1000使用内置GPS天线1600或外置GPS天线3000接收GPS信号。该天线控制电路1200包括控制单元1210和内外切换单元1220。
控制单元1210根据放大单元1120输入的放大测量参数，来判断是否接入外置GPS天线3000，并根据判断结果控制内外切换单元1220的工作状态，进而控制ADS-B便携设备1000使用内置GPS天线1600或外置GPS天线3000来接收GPS信号。
在本实施例中，控制单元1210为比较器电路。控制单元1210根据放大的电压判定是否接入外置GPS天线3000的具体方式为：若放大电压大于设定的阈值时，则判定已接入外置GPS天线3000；否则，判定未接入外置GPS天线3000。
在本实施例中，采用放大单元1120将测量参数放大，利于后续控制单元1210对该测量参数进行分析，从而可提高控制单元1210检测外置GPS天线3000是否存在的精确度。
另外，控制单元1210还可为其他类型的控制电路，如单片机。
内外切换单元1220用于控制内置GPS天线1600、外置GPS天线3000相关电路处于导通或断开状态。该内外切换单元1220包括外置天线电源开关1221、外置天线信号开关1222、内置天线电源开关1223、内置天线信号开关1224。
外置天线电源开关1221、内置天线电源开关1223、内置天线信号开关1224、外置天线信号开关1222分别与外置天线电源电路1300、内置天线电源电路1400、内置天线信号处理电路1500、ADS-B便携设备1000的GPS输出端连接。这四种开关都具有导通和断开两种状态，而控制单元1210可控制各开关的状态，进而控制ADS-B便携设备1000使用内置GPS天线1600或外置GPS天线3000接收GPS信号。
具体的，外置天线电源开关1221、内置天线电源开关1223均为场效应管开关电路，内置天线信号开关1224、外置天线信号开关1222均为PIN开关二极管。
外置天线电源电路1300是外置GPS天线3000电路中的一部分，将其置于ADS-B便携设备1000内部，便于接通或断开外置GPS天线3000。外置天线电源电路1300与ADS-B便携设备1000的GPS输出端连接。
内置天线电源电路1400用来向内置天线信号处理电路1500供电，内置天线信号处理电路1500与内置GPS天线1600连接。若内置天线电源电路1400和内置天线信号处理电路1500均接通，则内置GPS天线1600处于工作状态，即可接收GPS信号。
若飞行器外部装有相互连接的外置天线信号处理电路2000和外置GPS天线3000时，可将ADS-B便携设备1000的GPS输出端与外置天线信号处理电路2000连接。这时，外置天线电源电路1300、外置天线信号开关1222通过GPS输出端与外置天线信号处理电路2000连接。若外置天线电源电路1300和外置天线信号处理电路2000均接通，则外置GPS天线3000处于工作状态，即可接收GPS信号。
在本实施例中，内置天线信号处理电路1500和外置天线信号处理电路2000为低噪声放大器。
另外，内置天线信号处理电路1500和外置天线信号处理电路2000也可为其他类型的信号处理电路，例如滤波电路、降噪电路。
在本实施例中，使用内置天线电源电路1400、外置天线电源电路1300分别对内置GPS天线1600、外置GPS天线3000电路供电，且分别使用不同的开关控制内置GPS天线1600、外置GPS天线3000相关的电路，可保证内置GPS天线1600、外置GPS天线3000电路中的信号相互隔离，不影响各自性能参数，进而提高ADS-B便携设备1000工作的可靠性。
另外，外置天线电源开关1221、内置天线电源开关1223、内置天线信号开关1224、外置天线信号开关1222，都可为其他类型的开关电路，例如外置天线电源开关1221、内置天线电源开关1223均为PIN开关二极管，内置天线信号开关1224、外置天线信号开关1222均为场效应管开关电路。
图2为图1所示实施例的ADS-B便携设备1000自动切换天线的信号流向图。
如图2所示，当ADS-B便携设备1000没有接入外置GPS天线3000时，采样单元1110在外置天线电源电路1300输出端处采集的电流为零，转化的电压为零，经放大单元1120输出的电压也为零，远小于设定的阈值，这时控制单元1210控制外置天线电源开关1221、外置天线信号开关1222切换至断开状态，而控制内置天线电源开关1223、内置天线信号开关1224切换至导通状态，即控制ADS-B便携设备1000使用内置GPS天线1600接收GPS信号。
当ADS-B便携设备1000接入外置GPS天线3000时，采样单元1110从外置天线电源电路1300输出端采集到较大的电流，将其转化为电压后，再将该电压输出至放大单元1120，经放大单元1120输出的电压大于设定的阈值，这时控制单元1210控制外置天线电源开关1221、外置天线信号开关1222切换至导通状态，而控制内置天线电源开关1223、内置天线信号开关1224切换至断开状态，即控制ADS-B便携设备1000使用外置GPS天线3000接收GPS信号。
综上所述，本发明提供的ADS-B便携设备1000既可通过内置GPS天线1600接收GPS信号，又可通过外置GPS天线3000接收GPS信号，且可自动在内置GPS天线1600和外置GPS天线3000中切换，既节约了设备的成本，又便于用户使用。
在该ADS-B便携设备1000中，当外置天线检测电路1100采集到接入外置GPS天线3000时的测量参数后，控制单元1210即会通过内外切换单元1220自动控制该ADS-B便携设备1000利用外置GPS天线3000接收GPS信号，由于外置GPS天线3000遮挡较少，有利于GPS信号的接收，进而可以提高ADS-B便携设备1000发射信号的稳定性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种ADS-B便携设备，安装于飞行器内，所述ADS-B便携设备包括内置GPS天线，其特征在于，所述ADS-B便携设备还包括依次连接的外置天线检测电路、天线控制电路；
所述外置天线检测电路，采集并处理测量参数，所述测量参数用于判断所述ADS-B便携设备是否接入外置GPS天线；
所述天线控制电路，根据所述测量参数，控制所述ADS-B便携设备使用内置GPS天线或外置GPS天线接收GPS信号。
2.根据权利要求1所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述天线控制电路包括相互连接的控制单元、内外切换单元；
所述内外切换单元，用于控制内置GPS天线、外置GPS天线的相关电路处于导通或断开状态；
所述控制单元，根据所述测量参数，控制所述内外切换单元的工作状态，进而控制ADS-B便携设备使用内置GPS天线或外置GPS天线接收GPS信号。
3.根据权利要求2所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述外置天线检测电路包括采样单元和放大单元，所述采样单元用于采集测量参数，所述放大单元用于放大所述采样单元采集的测量参数。
4.根据权利要求3所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述ADS-B便携设备还包括相互连接的内置天线电源电路、内置天线信号处理电路，且所述内置天线电源电路、内置天线信号处理电路均与内外切换单元连接，所述内置天线信号处理电路与内置GPS天线连接。
5.根据权利要求4所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述ADS-B便携设备还包括外置天线电源电路，且所述外置天线电源电路分别与内外切换单元、采样单元连接。
6.根据权利要求5所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述内外切换单元包括：外置天线电源开关、外置天线信号开关、内置天线电源开关、内置天线信号开关，且所述外置天线电源开关、内置天线电源开关、内置天线信号开关分别与外置天线电源电路、内置天线电源电路、内置天线信号处理电路连接。
7.根据权利要求6所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述外置天线电源电路、外置天线信号开关均与ADS-B便携设备的GPS输出端连接，所述内外切换单元通过外置天线电源电路、外置天线信号开关来控制外置GPS天线。
8.根据权利要求3至7中任一权利要求所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述采样单元为功率电阻，所述放大单元为运放电路。
9.根据权利要求6或7所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述外置天线电源开关、内置天线电源开关均为场效应管开关电路，所述内置天线信号开关、外置天线信号开关均为PIN开关二极管。
10.根据权利要求4至7中任一权利要求所述的ADS-B便携设备，其特征在于，所述控制单元为比较器电路，所述内置天线信号处理电路为低噪声放大电路。
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20151028 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |