CN108196249B - 一种塔康地面信标兼容地面监视功能的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种塔康地面信标兼容地面监视功能的实现方法，通过地面信标设备在主、辅基准间隙插入地面监视询问信号，然后接受机载监视应答信号，获得空域范围内飞行设备的方位和距离信息。该方法是基于机载测距功能的逆过程，不改变现有的标准塔康地面设备和机载设备硬件收发通道，只需对塔康地面设备和机载设备软件进行升级，即可使现有塔康设备兼备极坐标定位功能和地面监视功能，升级改进成本低，可行性高，且相对于具有相似性能的多功能导航系统，系统复杂度低。

Description

一种塔康地面信标兼容地面监视功能的实现方法
技术领域
本发明属于导航领域，涉及陆基导航系统，特别涉及一种用于塔康地面信标兼容地面监视功能的实现方法。
背景技术
塔康系统(TACAN)作为一种航空近程导航系统，是由美国海军在上世纪50年代研制并投入使用的，ICAO于1959年选择塔康系统的测距部分作为标准系统，也就是现在广泛使用的DME系统。美军最初设计的塔康系统主要用于航母编队，为舰载飞机提供导航服务。由于塔康系统测角测距精度较高，系统能提供二维定位，天线体积较小、便于机动等优点，很快被世界各国空军采用。基于塔康系统的广泛应用，如何扩展塔康系统功能，可以作为一个研究方向。
标准塔康系统功能单一，只能对空域范围内的飞机提供位置信息，但不具有地面监视功能，不能作为一个多功能导航系统帮助地面指挥人员了解飞机动向和辅助引导飞行。目前国内外在陆基导航方面主要依靠塔康系统提供极坐标定位功能和雷达管制系统提供地面监视功能，未发现塔康系统兼容地面监视功能的相关文献报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种通过改进塔康系统软件实现塔康地面信标获取空中飞机方位和位置信息的方法，使塔康系统同时具有极坐标定位功能和地面监视功能，利用塔康系统保障空域范围内飞行安全和飞行效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤一，地面设备在标准塔康系统主、辅基准群间隙产生监视询问脉冲；
步骤二，根据步骤一产生的监视询问脉冲去触发询问器发射机，地面信标天线发射监视询问信号；
步骤三，机载设备接收监视询问信号，通过方位信号15Hz包络的正斜率过零点形成的分选门脉冲进行重合分选，只有和分选门脉冲重合的监视询问信号，机载设备才能作出相应的回答；
步骤四，地面设备接收到机载设备监视应答信号，经译码器识别出是监视应答信号，获得飞机到地面设备的距离和方位信息；
步骤五，将步骤四测得的距离和方位信息传到显示器上显示目标，即可实现塔康地面信标兼容地面监视功能。
本发明的有益效果是：通过地面信标设备在主、辅基准间隙插入地面监视询问信号，然后接受机载监视应答信号，获得空域范围内飞行设备的方位和距离信息。该方法是基于机载测距功能的逆过程，不改变现有的标准塔康地面设备和机载设备硬件收发通道，只需对塔康地面设备和机载设备软件进行升级，即可使现有塔康设备兼备极坐标定位功能和地面监视功能，升级改进成本低，可行性高，且相对于具有相似性能的多功能导航系统，系统复杂度低。
附图说明
图1为塔康系统兼容地面监视功能框图；
图2为塔康系统兼容地面监视功能的流程图；
图3为地面监视询问信号发送时刻示意图；
图4为询问信号选通及应答示意图；
图5为塔康地面信标显示示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明通过在标准塔康系统的基础上，改进塔康地面信标和机载设备软件功能，提供了一种塔康地面信标主动获取空中飞机方位和距离信息，兼容地面监视功能的方法。参考图1、2，本发明包括以下步骤：
步骤一：地面设备在标准塔康系统主、辅基准群间隙产生监视询问脉冲。
步骤二：根据步骤一产生的脉冲信号去触发询问器发射机，地面信标天线发射监视询问信号。
步骤三：机载设备接收监视询问信号，通过方位信号15Hz包络的正斜率过零点形成的分选门脉冲进行重合分选，只有和分选门脉冲重合的监视询问信号，机载设备才能作出相应的回答。
步骤四：地面设备接收到机载设备监视应答信号，经译码器识别出是监视应答信号，获得飞机到地面设备的距离和方位信息。
步骤五：将步骤四测得的距离和方位信息传到显示器上显示目标，即可实现塔康地面信标兼容地面监视功能。
本发明的实施例具体包括以下步骤：
步骤一：地面设备在标准塔康系统主、辅基准群间隙产生监视询问脉冲。
监视询问脉冲波形与标准塔康地面设备脉冲波形相同，采用与测距应答信号脉冲间隔不同的三脉冲编码。设第一脉冲和第二脉冲间隔设为18μs，第二脉冲和第三脉冲间隔设为12μs。
监视询问脉冲信号以主基准信号为时间基准点，每个15Hz包络周期等间隔发射M次监视询问脉冲，N个15Hz包络周期内产生M*N次监视询问脉冲。
如图3所示，设M＝18，N＝10，则在10个15Hz包络周期内产生N*M＝180次监视询问脉冲，发射信号的15Hz包络周期为T＝1/15秒，同主基准脉冲产生周期相等，则两次监视询问脉冲间隔为T/M＝3703.70μs，其中第一个15Hz包络周期中起始监视询问脉冲在主基准时刻产生，相邻15Hz包络周期的起始询问脉冲产生的时间依次滞后Δ＝370.3μs。10个15Hz包络周期为1个监视询问周期。
当监视询问脉冲和主辅基准、识别脉冲和平衡脉冲发生时间碰撞时，暂停产生监视询问脉冲。
步骤二：根据步骤一产生的脉冲信号去触发询问器发射机，地面信标天线发射监视询问信号。
由步骤一中所述地面设备产生主基准的时间为时间基准点，对应标准塔康系统方向图15Hz包络正斜率过零点为参考点。每个15Hz包络周期等间隔发射18次监视询问信号，如图3所示，第一个15Hz包络周期内监视询问信号发射的时刻在方位0°、20°、40°、60°、80°、…、320°、340°，以下每个15Hz包络周期起始位置依次滞后2°，10个15Hz包络周期为一个监视询问周期，实现地面系统向0°～360°的范围内每隔2°发射一次三脉冲编码的监视询问信号。
步骤三：机载设备接收监视询问信号，通过方位信号15Hz包络的正斜率过零点形成的分选门脉冲进行重合分选，只有和分选门脉冲重合的监视询问信号，机载设备才能作出相应的回答。
机载设备发射的监视应答脉冲与标准塔康机载设备相同的脉冲波形，且采用与测距询问信号脉冲间隔不同的三脉冲编码和测距询问信号脉冲相区别。
如图4所示，脉冲分选门脉宽度设为400μs，机载设备作出的监视应答信号同样采用三脉冲编码同机载测距询问信号相区别，第一脉冲和第二脉冲间隔设为18μs，第二脉冲和第三脉冲间隔设为12μs。
步骤四：地面设备接收到机载设备监视应答信号，经译码器识别出是监视应答信号，获得飞机到地面设备的距离和方位信息。
地面设备根据发出询问信号到接收到应答信号所测得的时间延时t和系统固有延时t0，可以计算出发射监视应答信号的飞机到地面设备的距离。
根据监视应答信号对应的监视询问脉冲产生的时刻，地面信标天线方向图包络正斜率过零点对应的方位角就是应答飞机所在方位角。
步骤五：将步骤四测得的距离和方位信息传到显示器上显示目标，即可实现塔康地面信标兼容地面监视功能，如图5所示。
本方案不需要对现有的塔康地面设备和机载设备的硬件做任何更改，只需要对设备的软件进行相应的调整，即可完成设备的兼容设计，实现塔康地面信标主动获取空中飞机方位和距离信息。

Claims (1)

1.一种塔康地面信标兼容地面监视功能的实现方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤一，地面设备在标准塔康系统主、辅基准群间隙产生监视询问脉冲；
步骤二，根据步骤一产生的监视询问脉冲去触发询问器发射机，地面信标天线发射监视询问信号；
步骤三，机载设备接收监视询问信号，通过方位信号15Hz包络的正斜率过零点形成的分选门脉冲进行重合分选，只有和分选门脉冲重合的监视询问信号，机载设备才能作出相应的回答；
步骤四，地面设备接收到机载设备监视应答信号，经译码器识别出是监视应答信号，获得飞机到地面设备的距离和方位信息；
步骤五，将步骤四测得的距离和方位信息传到显示器上显示目标，即可实现塔康地面信标兼容地面监视功能。
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