CN107421565A - 一种基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统。其包括机载系统、地面设施和无人机；机载系统包括FPGA处理系统、机载GPS接收机、无线数据传输模块、航向信号接收单元、下滑信号接收单元、A/D转换器、电源系统；地面设施包括地面监控站、数据传输基站。本发明采用地面测量设备进行仪表着陆系统下滑线校验的不准确性，同时通过固定翼无人机模拟真实飞机根据导航信号引导的下滑过程，通过机载的GPS接收机定位飞机实时的下滑位置信息，能够模拟真实飞机进近的过程，对仪表着陆系统的下滑线各项指标进行校验，简化了测试程序，只需一人操作即可完成全部测试校验任务，测试更加方便快捷，可以为设备初级校验节省大量开支和人员消耗。

Description

一种基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统
技术领域
本发明属于空中交通管制技术领域，特别是涉及一种基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统。
背景技术
仪表着陆系统下滑线校验是指为保证飞机安全，使用安装有专用校验设备的飞机，按照飞行校验的有关规范，校准、检查和评估仪表着陆系统的下滑线各项指标，为空管部门对仪表着陆系统的校准及维护提供依据与参考。
目前仪表着陆系统下滑线校验方法具有以下几种：
一种是通过地面测量设备进行仪表着陆系统下滑线校验，如便携式导航下滑线信号测量分析仪，但由于受场地条件、人为障碍以及电磁干扰等因素的影响，即使经过了地面检查测试也难以保证能够向空中飞机提供准确无误的导航信息，这种校验方法测量精度不高，所以需要实际的飞行校验。
另一种是通过采用真实的飞机进行校飞，整个校飞过程复杂，须进行上报有关部门审批，调配飞机和安排飞行校验机组，申请航线，制定飞行计划，落实飞行校验各项勤务保障等一系列工作，并且需要飞行校验机组和地面人员密切配合，虽然这种方法对于校飞来说结果是比较精确可靠的，但是整个校验过程成本昂贵，费时费力，而且下滑线校验有周期性检查的要求，因此很难满足。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统。
为了达到上述目的，本发明提供的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统包括机载系统、地面设施和无人机；其中，所述的机载系统设置在无人机上，包括FPGA处理系统、机载GPS接收机、无线数据传输模块、航向信号接收单元、下滑信号接收单元、A/D转换器、电源系统；其中：FPGA处理系统分别与机载GPS接收机、无线数据传输模块、A/D转换器、电源系统相连接，航向信号接收单元、下滑信号接收单元与A/D转换器相连接；所述的地面设施包括：地面监控站、数据传输基站；其中：地面监控站与数据传输基站连接，数据传输基站通过无线的方式与载体系统上的无线数据传输模块连接。
所述的无人机采用固定翼无人机。
所述的FPGA处理系统芯片选用CycloneⅡ系列的eq2c20q240。
所述的航向信号接收单元和下滑信号接收单元均包括天线、控制盒、接收机。
所述的无线数据传输模块采用高速无线数据传输模块，能适应恶劣环境，满足数据的高速传输。
本发明提供的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统测试精度高，不仅能够弥补由于受场地条件、人为障碍以及电磁干扰等因素的影响，采用地面测量设备进行仪表着陆系统下滑线校验的不准确性，同时通过固定翼无人机模拟真实飞机根据导航信号引导的下滑过程，通过机载的GPS接收机定位飞机实时的下滑位置信息，能够模拟真实飞机进近的过程，对仪表着陆系统的下滑线各项指标进行校验，简化了测试程序，只需一人操作即可完成全部测试校验任务，测试更加方便快捷，可以为设备初级校验节省大量开支和人员消耗，同时能够适应仪表着陆系统下滑线周期性校验的要求。
附图说明
图1为本发明提供的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统整体结构示意图。
图2为本发明提供的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统中机载系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统作进一步的详细描述。
如图1、图2所示，本发明提供的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统包括机载系统1、地面设施2和无人机3；其中，所述的机载系统1设置在无人机3上，包括FPGA处理系统1.1、机载GPS接收机1.2、无线数据传输模块1.3、航向信号接收单元1.4、下滑信号接收单元1.5、A/D转换器1.6、电源系统1.7；其中：FPGA处理系统1.1分别与机载GPS接收机1.2、无线数据传输模块1.3、A/D转换器1.6、电源系统1.7相连接，航向信号接收单元1.4、下滑信号接收单元1.5与A/D转换器1.6相连接；所述的地面设施2包括：地面监控站2.1、数据传输基站2.2；其中：地面监控站2.1与数据传输基站2.2连接，数据传输基站2.2通过无线的方式与载体系统1上的无线数据传输模块1.3连接。
所述的无人机3采用固定翼无人机，可以克服旋翼无人机的不稳定性，更接近于模拟真实飞行。
所述的FPGA处理系统1.1芯片选用ALTERA公司CycloneⅡ系列的eq2c20q240。
所述的航向信号接收单元1.4和下滑信号接收单元1.5均包括天线、控制盒、接收机。
所述的无线数据传输模块1.3采用高速无线数据传输模块，能适应恶劣环境，满足数据的高速传输。
现将基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统的工作原理阐述如下：首先驱使无人机3模拟真实飞机按照导航信号引导的下滑过程进行飞行；在此过程中，利用机载系统1上的无人机机载航向信号接收单元1.4和下滑信号接收单元1.5上的接收机分别接收地面航向信标台4、下滑信标台5发射的导航信号，然后由控制盒传送给A/D转换器1.6，通过A/D转换器1.6对上述导航信号进行模数转换，之后传送给FPGA处理系统1.1而进行数字信号处理，与此同时，利用机载GPS接收机1.2接收GPS卫星信号，以获得无人机3的精确位置，然后传送给FPGA处理系统1.1，之后在FPGA处理系统1.1的控制下由无线数据传输模块1.3将无人机3所处位置数据发送回地面设施2中的数据传输基站2.2，再由数据传输基站2.2传送给地面监控站2.1进行数据处理分析，通过对无人机3从进近到着陆的所有位置数据点进行处理，可得到无人机3的三维下滑轨迹，即下滑线。
通过对三维下滑轨迹的数据分析，可得出以下下滑线各项指标参数：航道结构、航道宽度、下滑道结构、下滑道宽度及下滑角；其中航道结构反映航道在不同区域偏离跑道中心方向程度；下滑道结构不同区域的不正常弯曲程度反映下滑反射保护区甚至延伸至更远区域的地面特征以及障碍物反射性能；航道宽度标准值一般为3.89°，下滑道宽度一般为0.72°，反映输出的载波加边带信号CSB和纯边带信号SBO信号幅度与相位关系；下滑角一般为3°±0.05°范围，反映发射机的调制平衡参数。
本发明提供的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统具有测试精度高，测试成本低，测试方便快捷的特点，可代替真实飞机及相关校验设备实现仪表着陆系统下滑线各项指标的精准校验。

Claims (5)

1.一种基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统，其特征在于：所述的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统包括机载系统(1)、地面设施(2)和无人机(3)；其中，所述的机载系统(1)设置在无人机(3)上，包括FPGA处理系统(1.1)、机载GPS接收机(1.2)、无线数据传输模块(1.3)、航向信号接收单元(1.4)、下滑信号接收单元(1.5)、A/D转换器(1.6)、电源系统(1.7)；其中：FPGA处理系统(1.1)分别与机载GPS接收机(1.2)、无线数据传输模块(1.3)、A/D转换器(1.6)、电源系统(1.7)相连接，航向信号接收单元(1.4)、下滑信号接收单元(1.5)与A/D转换器(1.6)相连接；所述的地面设施(2)包括：地面监控站(2.1)、数据传输基站(2.2)；其中：地面监控站(2.1)与数据传输基站(2.2)连接，数据传输基站(2.2)通过无线的方式与载体系统(1)上的无线数据传输模块(1.3)连接。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统，其特征在于：所述的无人机(3)采用固定翼无人机。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统，其特征在于：所述的FPGA处理系统(1.1)芯片选用CycloneⅡ系列的eq2c20q240。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统，其特征在于：所述的航向信号接收单元(1.4)和下滑信号接收单元(1.5)均包括天线、控制盒、接收机。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的仪表着陆系统下滑线校验系统，其特征在于：所述的无线数据传输模块(1.3)采用高速无线数据传输模块，能适应恶劣环境，满足数据的高速传输。
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