CN108267710A - 一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统 - Google Patents

一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统,包括：电源电路、接口电路、罗盘电路、仪表着陆/甚高频全向信标电路、指点信标电路、微波着陆/测距机电路。本发明的优越效果是：重量及体积减小；缓解了座舱拥挤；提高了设备维修性、保障性、测试性和可靠性；实现了数据共享；减轻了飞行员负荷；降低了系统生命期成本；提高了载机作战效能。

Description

一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统
技术领域
本发明涉及一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统,属于航空航天技术领域。
背景技术
目前传统现有技术尚没有无线电导航多模式接收系统相关的技术。
公开号为CN206797702U的专利申请公开了一种软体气囊多旋翼飞行器，包括机体和动力系统，机体为整体密封气囊结构，机体上设置有设备舱和动力系统放置舱，动力系统放置舱中设置连接横梁，连接横梁上表面的凹槽内设置有包括螺旋桨、电机以及底座构成的动力系统，电机底座的外固定板设置于凹槽的底面的外部表面，内固定板设置于凹槽底面的内部表面，本发明结构合理，通过将机体整体设计成无硬质骨架的气囊的结构。
公开号为CN206797691U的专利申请公开了一种大展弦比木制固定翼飞行器，包括头舱、后机身、机翼和尾翼，所述头舱内部骨架上设有多个碳纤维管连接孔，由碳纤维管贯穿所述碳纤维管连接孔连接后机身和前三点起落架，所述后机身内部包括桁条和隔框，多根所述桁条通过各隔板外围将各隔板进行固定，所述隔框两侧对称安装有安装板，由碳纤维管贯穿所述安装板连接机翼并通过螺栓紧固，所述机翼包括内翼和外翼，所述内翼和外翼之间通过轴套结构连接，所述尾翼插接在后机身末端。
传统相关现有技术的缺点是：为了改善现有的机载无线电导航设备种类多、接口交联关系复杂、故障率高、需要多级维修、使用维修费用高的现状。
发明内容
本发明的目的在于提供能够克服上述技术问题的一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统，本发明所述系统包括：电源电路、接口电路、罗盘电路、仪表着陆/甚高频全向信标电路、指点信标电路、微波着陆/测距机电路。电源电路与接口电路连接，接口电路分别与罗盘电路、仪表着陆/甚高频全向信标电路、指点信标电路、微波着陆/测距机电路连接。
本发明所述系统具有无线电罗盘、航向信标接收机、下滑信标接收机、甚高频全向信标接收机、指点信标接收机、微波着陆系统和测距器(DME/P,DME/N双模式)7种工作模式，本发明所述系统采用先进的模块化设计及软件无线电技术和数字信号处理技术能够接收地面信标信号且电路和结构得到集成和简化，本发明所述系统的体积、重量和功耗大大降低。
电源电路的功能是进行电压转换，为本发明所述系统提供电源，电源电路具有电源滤波、浪涌保护、电源稳压的功能。
接口电路由RS422总线驱动电路、ARINC429总线驱动电路、第一中央处理器组成，通过ARINC429总线与外部设备进行数据交换。
罗盘电路包括：带通滤波器、第一混频器、射频放大电路、第二混频器、同步检波电路、 A/D转换器、第一FPGA、RS422总线驱动电路、音频放大电路。罗盘电路通过接收地面导航台或中波调幅广播电台信号来测定所选导航台或中波调幅广播电台相对载机纵轴的方位角并能提供符合精度要求的稳定的导航方位信息，同时输出识别音频数据。
仪表着陆/甚高频全向信标电路包括：滤波电路、射频放大电路、AD转换器、第二FPGA、第二中央处理器、DA转换器、音频放大电路。仪表着陆/甚高频全向信标电路包含了航向信标接收机、下滑信标接收机、甚高频全向信标接收机三个接收功能。甚高频全向信标接收机提供方位角信息即飞机与地面台连线之间的夹角；航向信标接收机、下滑信标接收机提供水平引导和垂直引导。
指点信标电路包括：晶体滤波器、射频放大电路、滤波电路、检波电路。指点信标电路接收天线信号，经滤波、放大、解调得到音频信息，滤波后将音频信息输出，指示飞机通过地面台信息。
微波着陆/测距机电路包括：滤波电路、放大电路、AD采集电路、检波电路、DSP、RS422 总线驱动电路、调制器。微波着陆/测距机电路接收天线信号，经放大滤波和处理器处理，解算飞机方位、俯仰信息和到地面台的距离，引导飞机着陆。
本发明的优越效果是：重量及体积减小；缓解了座舱拥挤；提高了设备维修性、保障性、测试性和可靠性；实现了数据共享；减轻了飞行员负荷；降低了系统生命期成本；提高了载机作战效能。本发明所述系统与飞机航电设备交联，能够接收地面台信号，对外包含ARINC 429、RS422数据总线、离散状态控制输入和音频模拟输出，采用先进的模块化设计及软件无线电技术和数字信号处理技术，处理结果准确，电路结构集成化，体积小、重量轻，功耗大大降低，提高了系统导航精度和可靠性，增强了抗干扰能力。
附图说明
图1是本发明所述系统的整体电路原理框图；
图2是本发明所述系统的电源电路的电路原理框图；
图3是本发明所述系统的接口电路的电路原理框图；
图4是本发明所述系统的罗盘电路的电路原理框图；
图5是本发明所述系统的仪表着陆/甚高频全向信标电路的电路原理框图；
图6是本发明所述系统的指点信标电路的电路原理框图；
图7是本发明所述系统的微波着陆/测距机电路的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
如图1-7所示，本发明所述系统具有无线电罗盘、航向信标接收机、下滑信标接收机、甚高频全向信标接收机、指点信标接收机、微波着陆系统和测距器(DME/P,DME/N双模式) 7种工作模式，本发明所述系统采用先进的模块化设计及软件无线电技术和数字信号处理技术能够接收地面信标信号且电路和结构得到集成和简化，本发明所述系统的体积、重量和功耗大大降低。
电源电路的功能是进行电压转换，为本发明所述系统提供电源，电源电路具有电源滤波、浪涌保护、电源稳压的功能。
接口电路由RS422总线驱动电路、ARINC429总线驱动电路、第一中央处理器组成，通过ARINC429总线与外部设备进行数据交换。
罗盘电路包括：带通滤波器、第一混频器、射频放大电路、第二混频器、同步检波电路、 A/D转换器、第一FPGA、RS422总线驱动电路、音频放大电路。罗盘电路通过接收地面导航台或中波调幅广播电台信号来测定所选导航台或中波调幅广播电台相对载机纵轴的方位角并能提供符合精度要求的稳定的导航方位信息，同时输出识别音频数据。
仪表着陆/甚高频全向信标电路包括：滤波电路、射频放大电路、AD转换器、第二FPGA、第二中央处理器、DA转换器、音频放大电路。仪表着陆/甚高频全向信标电路包含了航向信标接收机、下滑信标接收机、甚高频全向信标接收机三个接收功能。甚高频全向信标接收机提供方位角信息即飞机与地面台连线之间的夹角；航向信标接收机、下滑信标接收机提供水平引导和垂直引导。
指点信标电路包括：晶体滤波器、射频放大电路、滤波电路、检波电路。指点信标电路接收天线信号，经滤波、放大、解调得到音频信息，滤波后将音频信息输出，指示飞机通过地面台信息。
微波着陆/测距机电路包括：滤波电路、放大电路、AD采集电路、检波电路、DSP、RS422 总线驱动电路、调制器。微波着陆/测距机电路接收天线信号，经放大滤波和处理器处理，解算飞机方位、俯仰信息和到地面台的距离，引导飞机着陆。
如图1所示，本发明所述系统由电源电路、接口电路、罗盘电路、仪表着陆/甚高频全向信标电路、指点信标电路、微波着陆/测距机电路构成，电源电路为整个设备提供电源，接口电路将各个功能电路综合，实现转接和通信控制功能。
如图2所示为电源电路原理图，外部输入+28V经过滤波电路，滤除线路电磁干扰，浪涌保护电路由LT4356浪涌保护芯片组成，提供过流保护、防反接保护、过压/欠压保护功能，输出的+28V分两路，经过稳压芯片LT2596稳压到+15V，再分别经过+3.3V稳压电路、+8V稳压电路、-8V稳压电路转换到所需的电压，输出到后级电路使用，稳压电路由稳压芯片LT2596和对应的外围电路组成。
如图3所示接口电路原理图，接口电路由RS422总线驱动电路、ARINC429总线驱动电路、第一中央处理器组成，通过429总线与外部设备交联，ARINC429总线驱动电路由通用驱动芯片HI-3593及外围电路组成，第一中央处理器读取ARINC429总线数据，对数据进行协议解析分解出有效指令，输出到RS422总线驱动，经RS422总线将指令发送到对应的功能电路，RS422总线驱动电路由通用RS422总线驱动芯片SN65HVD32组成，第一中央处理器采用STM32F103。
如图4所示为罗盘电路原理图，罗盘天线接收的射频信号进入带通滤波器，带通滤波器电路由多组通用带通滤波器组成，每组带通滤波器工作在设定的频段，第一FPGA根据罗盘模块工作的频段选择对应带通滤波器，从而得到所需的频率响应。经过带通滤波器滤波后的信号与来自频率合成电路的本振频率一起经过第一混频器混频，第一混频器由通用变压器电路组成，混频后将产生一个15MHz的中频信号，经过射频放大电路放大后经第二混频器，第二混频器由频率混合器LRMS-1及对应的通用外围电路组成，再次经过射频放大电路放大后，输出到同步检波电路，射频放大电路由放大器AD603和相应外围电路组成，同步检波电路由频率混合器LRMS-1及对应外围电路组成。检波输出音频。音频通过A/D转换器进行数字化，第一FPGA后对信号进行处理，将有用的信号分离和提取出来，按相关算法进行解算，经过RS422总线驱动电路输出方位信息，RS422总线驱动电路由通用RS422总线驱动芯片SN65HVD32组成，音频放大电路由LM833及外围电路组成，将音频识别信息放大输出。
如图5所示为仪表着陆/甚高频全向信标电路原理图，天线信号经过射频连接器进入到仪表着陆/甚高频全向信标电路，其中的滤波电路滤除干扰信号，滤波电路由现有通用的射频滤波电路组成，经射频放大电路将信号放大，射频放大电路由AD603及相应外围电路组成，放大后的信号经AD转换器进入第二FPGA芯片，通过相关算法解算出方位信息和音频识别信息，方位信息输出到第二中央处理器经RS422总线输出，第二中央处理器由STM32F103及相应外围电路组成，音频识别信息经DA转换器和音频放大电路放大后输出，音频放大电路由通用运算放大器LM833及相应外围电路组成。
如图6所示为指点信标电路原理图，指点信标信号经晶体滤波器，输出到射频放大电路，射频放大电路是可变增益放大器。增益控制取决于输入信号强度。射频放大电路输出经检波电路得到音频，音频经过低通滤除高频噪声，然后经过一组抗混叠滤波进入到仪表着陆/甚高频全向信标电路中的AD采集电路，滤波电路由通用运放LM833和相应外围电路组成。
如图7所示为微波着陆/测距机电路原理图，微波着陆信号经过射频连接器进入到微波着陆/测距机电路，其中滤波电路滤除干扰信号，滤波电路由现有通用的射频滤波电路组成，经射频放大电路将信号放大，射频放大电路由放大电路BF992及相应外围电路组成，放大后的信号经AD采集电路进入数字信号处理器DSP，通过相关算法解算出方位角、俯仰角和音频识别信息。来自数字信号处理器DSP的测距询问脉冲送到调制器，对载波进行调制，形成测距询问信号，经过放大，将信号放大到设定功率后送到天线辐射出去。应答信号经过滤波，滤波电路由现有通用的射频滤波电路组成，，输出进入低噪声放大，信号放大通过放大电路 BF992完成，再经过检波电路得到脉冲包络信号，送到AD采集电路进行数字化，数字信号处理器DSP解算出距离数据，完成距离测量。测量结果信息经RS422总线输出，RS422总线驱动电路由通用RS422总线驱动芯片SN65HVD32组成。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统，其特征在于，包括：电源电路、接口电路、罗盘电路、仪表着陆/甚高频全向信标电路、指点信标电路、微波着陆/测距机电路；电源电路与接口电路连接，接口电路分别与罗盘电路、仪表着陆/甚高频全向信标电路、指点信标电路、微波着陆/测距机电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统，其特征在于，所述接口电路由RS422总线驱动电路、ARINC429总线驱动电路、第一中央处理器组成，通过ARINC429总线与外部设备进行数据交换。
3.根据权利要求1所述的一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统，其特征在于，所述罗盘电路包括：带通滤波器、第一混频器、射频放大电路、第二混频器、同步检波电路、A/D转换器、第一FPGA、RS422总线驱动电路、音频放大电路。
4.根据权利要求1所述的一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统，其特征在于，所述仪表着陆/甚高频全向信标电路包括：滤波电路、射频放大电路、AD转换器、第二FPGA、第二中央处理器、DA转换器、音频放大电路。
5.根据权利要求1所述的一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统，其特征在于，所述指点信标电路包括：晶体滤波器、射频放大电路、滤波电路、检波电路。
6.根据权利要求1所述的一种用于飞行器无线电导航的多模式组合接收系统，其特征在于，所述微波着陆/测距机电路包括：滤波电路、放大电路、AD采集电路、检波电路、DSP、RS422总线驱动电路、调制器。
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