CN110580381B - 民航航向信标天线阵快速仿真方法 - Google Patents

民航航向信标天线阵快速仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了民航航向信标天线阵快速仿真方法，解决现有技术场地保护与电磁环境评估中航向信标天线阵方向图依靠人工手动导入容易出错、效率低下以及不完整的问题。本发明首先导入航向信标天线阵的馈电和相位，然后生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO，之后导入天线振子的360°方向图，之后得到最终带有方向性的航道CSB、航道SBO、余隙CSB和余隙SBO，最后生成航道DDM和余隙DDM。本发明可精准、快速生成航道CSB方向图、航道SBO方向图、余隙CSB方向图、余隙SBO方向图、航道DDM、以及余隙DDM，同时还能有效改善手动采集航道、余隙方向图的正确性和完整性。

Description

民航航向信标天线阵快速仿真方法
技术领域
本发明涉及民航航向信标天线阵快速仿真方法。
背景技术
民用航空仪表着陆系统设备是保障航空安全非常重要的设备，是中国民航当前唯一能支持精密进近的导航设备。该系统组成设备之一航向信标负责航空器精密进近时的水平引导，下滑信标负责航空器精密进近时的垂直引导。
航向信标场地保护与电磁环境评估主要工作是研究障碍物对航向信标信号的影响，必备工作之一需要在系统中导入航向信标天线阵的方向图，为信号分析提供天线阵的基础模型。
当前没有自动生成航向信标天线阵方向图的方式，常规的做法都是根据厂家提供的技术手册，手动将天线阵方向图导入，该方法效率低下，容易出错，本发明旨在根据厂家技术手册，自动生成航向信标天线阵方向图。
因此，设计一种民航航向信标天线阵快速仿真方法，以精准、快速生成航道CSB方向图、航道SBO方向图、余隙CSB方向图、余隙SBO方向图、航道DDM、以及余隙DDM，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供民航航向信标天线阵快速仿真方法，解决现有技术场地保护与电磁环境评估中航向信标天线阵方向图依靠人工手动导入容易出错、以及效率低下的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
民航航向信标天线阵快速仿真方法，包括以下步骤：
步骤(1)、导入航向信标天线阵的馈电和相位；
步骤(2)、根据所导入的馈电和相位，生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO；
步骤(3)、导入天线振子的360°方向图；
步骤(4)、将所生成的全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO分别与所导入的振子方向图相乘，分别得到最终带有方向性的航道CSB、航道SBO、余隙CSB和余隙SBO；
步骤(5)、生成航道DDM和余隙DDM，根据航道CSB与航道SBO计算航道DDM，根据余隙CSB与余隙SBO计算余隙DDM。
进一步地，在所述步骤(1)中，所述航向信标天线阵包括Normac7212、Normac7216、Normac7220、SELEX 20/10、SELEX 14/10、或者THALSE 20/10航向信标天线阵。
进一步地，在所述步骤(2)中，在生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO时，计算航向信标天线阵每对天线的航道CSB、航道SBO、余隙CSB和余隙SBO的方向图进行合成并存储，最后进行累加以生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO。
进一步地，航向信标天线阵每对天线的航道CSB的幅度与相位相同，因此航道CSB的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure GDA0002832942570000021
其中，Ecsb_cou表示航道天线阵的电场强度，Icsb_cou表示航道天线振子的CSB电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，α表示方位；
航向信标天线阵每对天线的余隙CSB的幅度与相位相同，因此余隙CSB的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure GDA0002832942570000022
其中，Ecsb_clr表示余隙天线阵的电场强度，Icsb_clr表示余隙天线振子的CSB电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，β表示方位；
航向信标天线阵每对天线的航道SBO的幅度相同、相位相反，因此航道SBO的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure GDA0002832942570000023
其中，Esbo_cou表示航道天线阵SBO的电场强度，Isbo_cou表示航道天线振子的SBO电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，γ表示方位；
航向信标天线阵每对天线的余隙SBO的幅度相同、相位相反，因此余隙SBO的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure GDA0002832942570000024
其中，Esbo_clr表示余隙天线阵SBO的电场强度，Isbo_clr表示余隙天线振子的SBO电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，θ表示方位；
进一步地，生成航道DDM的计算式为：
Figure GDA0002832942570000025
其中，Esbo_cou表示航道天线阵SBO的电场强度,Ecsb_cou表示航道天线阵的电场强度,ψ为航道SBO与航道CSB信号的相位差，天线合成中相位ψ的值一直为0；
其中，ψ为航道SBO与航道CSB信号的相位差，天线合成中相位ψ的值一直为0；
生成余隙DDM的计算式为：
Figure GDA0002832942570000031
其中，Esbo_clr表示余隙天线阵SBO的电场强度,Ecsb_clr表示余隙天线阵的电场强度,ω为余隙SBO与余隙CSB信号的相位差，天线合成中相位ω的值一直为0。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学合理，使用方便，可精准、快速生成航道CSB方向图、航道SBO方向图、余隙CSB方向图、余隙SBO方向图、航道DDM、以及余隙DDM，同时还能有效改善手动采集航道、余隙方向图的正确性和完整性。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为本发明民航航向信标天线阵快速仿真系统结构框图。
图3为本发明实例中航道CSB与余隙CSB全向方向图。
图4为本发明实例中航道SBO和余隙SBO全向方向图。
图5为本发明实例中带有方向性的航道CSB示意图。
图6为本发明实例中带有方向性的航道SBO示意图。
图7为本发明实例中带有方向性的余隙CSB示意图。
图8为本发明实例中带有方向性的余隙SBO示意图。
图9为本发明实例中航道DDM示意图。
图10为本发明实例中余隙DDM示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1所示，本发明提供的民航航向信标天线阵快速仿真方法，包括以下步骤：
步骤(1)、导入航向信标天线阵的馈电和相位，所述航向信标天线阵包括Normac7212、Normac7216、Normac7220、SELEX 20/10、SELEX 14/10和THALSE 20/10航向信标天线阵。
步骤(2)、根据所导入的馈电和相位，生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO，过程中，计算航向信标天线阵每对天线的航道CSB、航道SBO、余隙CSB和余隙SBO的方向图进行合成并存储，最后进行累加以生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO。
具体为：
航向信标天线阵每对天线的航道CSB的幅度与相位相同，因此航道CSB的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure GDA0002832942570000041
其中，Ecsb_cou表示航道天线阵的电场强度，Icsb_cou表示航道天线振子的CSB电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，α表示方位；
航向信标天线阵每对天线的余隙CSB的幅度与相位相同，因此余隙CSB的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure GDA0002832942570000042
其中，Ecsb_clr表示余隙天线阵的电场强度，Icsb_clr表示余隙天线振子的CSB电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，β表示方位；
航向信标天线阵每对天线的航道SBO的幅度相同、相位相反，因此航道SBO的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure GDA0002832942570000043
其中，Esbo_cou表示航道天线阵SBO的电场强度，Isbo_cou表示航道天线振子的SBO电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，γ表示方位；
航向信标天线阵每对天线的余隙SBO的幅度相同、相位相反，因此余隙SBO的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure GDA0002832942570000044
其中，Esbo_clr表示余隙天线阵SBO的电场强度，Isbo_clr表示余隙天线振子的SBO电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，θ表示方位；
步骤(3)、导入天线振子的360°方向图。
步骤(4)、将所生成的全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO分别与所导入的振子方向图相乘，分别得到最终带有方向性的航道CSB、航道SBO、余隙CSB和余隙SBO。
步骤(5)、生成航道DDM和余隙DDM，根据航道CSB与航道SBO计算航道DDM，根据余隙CSB与余隙SBO计算余隙DDM。
生成航道DDM的计算式为：
Figure GDA0002832942570000051
其中，Esbo_cou表示航道天线阵SBO的电场强度,Ecsb_cou表示航道天线阵的电场强度,ψ为航道SBO与航道CSB信号的相位差，天线合成中相位ψ的值一直为0；
其中，ψ为航道SBO与航道CSB信号的相位差，天线合成中相位ψ的值一直为0；
生成余隙DDM的计算式为：
Figure GDA0002832942570000052
其中，Esbo_clr表示余隙天线阵SBO的电场强度,Ecsb_clr表示余隙天线阵的电场强度,ω为余隙SBO与余隙CSB信号的相位差，天线合成中相位ω的值一直为0。
本发明设计科学合理，使用方便，可精准、快速生成航道CSB方向图、航道SBO方向图、余隙CSB方向图、余隙SBO方向图、航道DDM、以及余隙DDM，同时还能有效改善手动采集航道、余隙方向图的正确性和完整性。
为了使本技术领域技术人员能够更好地理解本发明技术方案，现特提供以下实例。
实例：
如图2所示，采用民航航向信标天线阵快速仿真系统进行精准快速生成航道CSB方向图、航道SBO方向图、余隙CSB方向图、余隙SBO方向图、航道DDM、以及余隙DDM。
1、导入馈电和相位。
全球当前有Normac7212、Normac7216、Normac7220、SELEX 20/10、SELEX 14/10、THALSE20/10等航向信标天线阵。不同型号天线阵的馈电和相位不同，所有的天线阵馈电和相位以xml文件格式进行存储，文件包括天线阵名称，天线阵数量、距离、CSB幅度、CSB相位、SBO幅度、SBO相位、余隙CSB幅度、余隙SBO相位，每对天线对的距离，并根据天线型号检查天线阵文件是否完整。
2、生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB、全向余隙SBO。
计算每对天线的CSB、SBO、余隙CSB、余隙SBO的方向图进行合成，进行存储，最后进行累加。如Normac 7212天线阵，天线1和天线12为一对天线、天线2和天线11为一对天线、天线3和天线10为一对天线、天线4和天线9为一对天线、天线5和天线8为一对天线、天线6和天线7为一对天线，CSB方向图采用同相计算，SBO方向图采用反相计算。本发明以Normac 7212航向天线阵来计算全向CSB、全向SBO、全向余隙CSB、全向余隙SBO，其他天线阵的计算方式和Normac7212的计算方式相同，不再一一阐述。Normac7212的天线阵馈电和相位如表1所示。
表1 Normac 7212馈电与相位
Figure GDA0002832942570000061
根据表1，天线6与天线7、天线5与天线8、天线4与天线9、天线3与天线10、天线2与天线11、天线1与天线12的航道CSB、余隙CSB幅度与相位都相同，以上天线对最终的航道CSB全向方向图、余隙CSB全向方向图根据以下公式合成，其中α表示方位，需要对360°生成方向图。合成公式为：
Figure GDA0002832942570000062
航道CSB全向方向图、余隙CSB全向方向图如图3所示。
而航道SBO、余隙SBO的幅度相同，但是相位相反，航道SBO全向方向图、余隙SBO全向方向图根据以下公式合成。合成公式为：
Figure GDA0002832942570000063
航道SBO全向方向图、余隙SBO全向方向图如图4所示。
3、导入振子方向图。
将天线振子的360°方向图导入。
4、生成航道CSB、航道SBO、余隙CSB、余隙SBO。
将全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB、全向余隙SBO分别与振子方向图相乘，得到最终带有方向性的航道CSB如图5所示，带有方向性的航道SBO如图6所示，带有方向性的余隙CSB如图7所示，带有方向性的余隙SBO如图8所示。
5、生成DDM
根据航道CSB与航道SBO计算航道DDM，根据余隙CSB与余隙SBO计算余隙DDM，航道DDM如图9所示，余隙DDM如图10所示。航道和余隙DDM的计算公式为
Figure GDA0002832942570000071
其中ψ为SBO与CSB信号的相位差，天线合成中相位ψ的值一直为0。
本发明高效快速，实用性强，适于在本技术领域大力推广应用。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.民航航向信标天线阵快速仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、导入航向信标天线阵的馈电和相位；
步骤(2)、根据所导入的馈电和相位，生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO；
步骤(3)、导入天线振子的360°方向图；
步骤(4)、将所生成的全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO分别与所导入的振子方向图相乘，分别得到最终带有方向性的航道CSB、航道SBO、余隙CSB和余隙SBO；
步骤(5)、生成航道DDM和余隙DDM，根据航道CSB与航道SBO计算航道DDM，根据余隙CSB与余隙SBO计算余隙DDM；
在所述步骤(2)中，在生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO时，计算航向信标天线阵每对天线的航道CSB、航道SBO、余隙CSB和余隙SBO的方向图进行合成并存储，最后进行累加以生成全向航道CSB、全向航道SBO、全向余隙CSB和全向余隙SBO；
航向信标天线阵每对天线的航道CSB的幅度与相位相同，因此航道CSB的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure FDA0002832942560000011
其中，Ecsb_cou表示航道天线阵的电场强度，Icsb_cou表示航道天线振子的CSB电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，α表示方位；
航向信标天线阵每对天线的余隙CSB的幅度与相位相同，因此余隙CSB的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure FDA0002832942560000012
其中，Ecsb_clr表示余隙天线阵的电场强度，Icsb_clr表示余隙天线振子的CSB电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，β表示方位；
航向信标天线阵每对天线的航道SBO的幅度相同、相位相反，因此航道SBO的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure FDA0002832942560000013
其中，Esbo_cou表示航道天线阵SBO的电场强度，Isbo_cou表示航道天线振子的SBO电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，γ表示方位；
航向信标天线阵每对天线的余隙SBO的幅度相同、相位相反，因此余隙SBO的全向方向图根据以下公式进行计算：
Figure FDA0002832942560000021
其中，Esbo_clr表示余隙天线阵SBO的电场强度，Isbo_clr表示余隙天线振子的SBO电平，D表示天线对的距离，λ表示航向信标的波长，θ表示方位；
生成航道DDM的计算式为：
Figure FDA0002832942560000022
其中，Esbo_cou表示航道天线阵SBO的电场强度，Ecsb_cou表示航道天线阵的电场强度，ψ为航道SBO与航道CSB信号的相位差，天线合成中相位ψ的值一直为0；
生成余隙DDM的计算式为：
Figure FDA0002832942560000023
其中，Esbo_clr表示余隙天线阵SBO的电场强度，Ecsb_clr表示余隙天线阵的电场强度，ω为余隙SBO与余隙CSB信号的相位差，天线合成中相位ω的值一直为0。
2.根据权利要求1所述的民航航向信标天线阵快速仿真方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述航向信标天线阵包括Normac7212、Normac7216、Normac7220、SELEX 20/10、SELEX 14/10、或者THALSE 20/10航向信标天线阵。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112632795A (zh) * 2020-12-30 2021-04-09 中国民用航空总局第二研究所 一种减小航向信标阵列天线波束宽度的实现方法
CN113838313B (zh) * 2021-11-29 2022-02-18 中国民用航空总局第二研究所 一种航向信标航道余隙抖动的障碍物识别方法
CN115659590B (zh) * 2022-09-21 2024-02-27 中国民用航空总局第二研究所 全向信标天线阵垂直辐射场型快速仿真方法
CN117199819B (zh) * 2023-07-28 2024-06-25 中国民用航空总局第二研究所 一种改变rtc/rts使航道csb/sbo低角度辐射场型为零的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182509A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Toshiba Corp Ｉｌｓのローカライザ空中線装置用電力分配器およびこれを用いたローカライザ空中線装置
CN205120956U (zh) * 2015-10-16 2016-03-30 天津七六四通信导航技术有限公司 一种米波仪表着陆系统生产调试用地面负载箱
CN106897479A (zh) * 2016-12-23 2017-06-27 中国移动通信集团设计院有限公司 一种阵列天线仿真方法及服务器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182509A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Toshiba Corp Ｉｌｓのローカライザ空中線装置用電力分配器およびこれを用いたローカライザ空中線装置
CN205120956U (zh) * 2015-10-16 2016-03-30 天津七六四通信导航技术有限公司 一种米波仪表着陆系统生产调试用地面负载箱
CN106897479A (zh) * 2016-12-23 2017-06-27 中国移动通信集团设计院有限公司 一种阵列天线仿真方法及服务器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
倪育德 等.双频ILS航向信标水平覆盖性能分析.《中国科技论文》.2019,第14卷(第7期), *
苗强 等.仪表着陆系统建模与仿真.《火力与指挥控制》.2009,第34卷(第6期), *

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