CN111141312A - 克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法 - Google Patents

克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111141312A
CN111141312A CN202010010138.5A CN202010010138A CN111141312A CN 111141312 A CN111141312 A CN 111141312A CN 202010010138 A CN202010010138 A CN 202010010138A CN 111141312 A CN111141312 A CN 111141312A
Authority
CN
China
Prior art keywords
altimeter
height
height measurement
antenna
ifdl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010010138.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111141312B (zh
Inventor
芮锡
钟志浩
李亚军
刘文焘
杨芸
龙小凤
郭晨
李铂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
Original Assignee
Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc filed Critical Southwest Electronic Technology Institute No 10 Institute of Cetc
Priority to CN202010010138.5A priority Critical patent/CN111141312B/zh
Publication of CN111141312A publication Critical patent/CN111141312A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111141312B publication Critical patent/CN111141312B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开的一种克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法，旨在提供一种能够同时兼顾多机协同通信，实现单机或共享编队之间协作能力及态势感知能力的机载平台无线电高度表测高失效或侧高精度下降辅助高度测量方案。本发明通过下述技术方案实现：采用4π空间全覆盖的机间数据链IFDL天线组成4π空间全空域覆盖的机间数据链辅助测高系统，机载平台设备在作任意横滚或俯仰姿态时，控制IFDL天线的波束扫描，测得高度始终为飞机距离其正下方地面的真实高度；IFDL天线通过惯导系统得到飞机飞行姿态值，数据处理模块根据实时读取飞机的飞行姿态值，将IFDL天线获得的高度数据与机载平台自身的测高信息融合，实现高度测量功能。

Description

克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法
技术领域
本发明涉及天线技术领域,更具体的是涉及一种应用于机载平台的机间数据链天线实现高度测量的方法。
背景技术
机间数据链(IFDL)是一种具备窄波束、全空域覆盖特性的航空专用定向数据链，是一个复杂的通信网络，其设计目标是为飞行中的飞行编队提供优越的连通手段，每个编队通过机间数据链互联。飞机编队之间也是通过机间数据链互联，共享编队之间协作能力及态势感知能力。所有这些信息是由网络自动完成。在多机编队模式协同场景时，飞对地辐射的机间数据链天线需要用于全空域组网通信，无法实现高度测量功能。机间数据链天线安装在机背、机腹以及机身四周，采用定向发射和接收方式的相控阵天线，实现4π空间全覆盖。
飞行器的高度表有气压式高度表和无线电高度表两种，气压式高度表只能通过测量大气压力,间接测量出飞机的海拔高度，无线电高度表实际上是一种以地面为探测目标的测距雷达,它可以测得飞机距地面的相对高度。机载高度表是测量飞机到地面垂直距离用的机载无线电设备，是测量飞机距离地面高度的仪表，是机载设备的重要组成之一，它由收发机、天线和指示器组成。飞行高度是指飞行器的重心相对于某一基准面的垂直距离。气压高度表在低高度受环境影响使用受限，精度差不满足飞机使用，目前，机载平台主要用的无线电高度表完成高度测量。无线电高度表采用脉冲法测高，受天气和环境的影响较小，工作稳定性强。测高原理如下：高度表对地面目标发射一个或一列较窄的光脉冲，测量光脉冲到达地面并由地面返回到接收机的时间，光脉冲往返经过的时间Δt，光在空气中传播速度c，由此可计算出飞机距地面的高度H，H＝cΔt/2。无线电高度表由于波束较宽，因此照射在地面的面积比较大，高度测量时通常取照射面积内距离飞机最近点的距离或者是整个地面照射区域内的平均高度。当地形起伏很大时，无线电高度表测量精度以及空间分辨就会大幅度的下降。此外，影响高度表测量精度的另一因素是飞机的飞行姿态，高度表空域覆盖为飞机机腹下视±40°的锥形区域，当飞机在飞行过程中作大机动时，飞行瞬时姿态不平行于地面，所以会造成无线电度表的发射路径与飞机跟地面的垂线之间形成一定的角度，造成测量误差。并且当横滚角φ及俯仰角θ超过40°时，无线电高度表接收不到反射信号，测高功能失效。
发明内容
本发明针对目前机载平台无线电高度表在地形起伏或者平台作大机动时测高精度下降或失效的问题，提供一种利用机间数据链天线的全空域覆盖特性，能够同时兼顾多机协同通信，实现单机或共享编队之间协作能力及态势感知能力的机载平台无线电高度表测高失效或高精度下降辅助高度测量方案。
本发明上述目的可以通过以下措施来达到：一种克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法，具有如下技术特征：采用4π空间全覆盖的机间数据链IFDL天线组成4π空间全空域覆盖的机间数据链辅助测高系统，机载平台设备在作任意横滚或俯仰姿态时，控制IFDL天线的波束扫描，测得高度始终为飞机距离其正下方地面的真实高度；IFDL天线通过惯导系统得到飞机飞行姿态值，数据处理模块根据实时读取飞机的飞行姿态值，通过随时有一副IFDL天线获得对地辐射的IFDL天线的增益指标、发射功率指标来计算测高链路指标，将IFDL天线获得的高度数据与机载平台自身的测高信息融合，实现高度测量功能；当飞机作姿态值变化＞45°的大机动时，在无线电高度表功能失效或精度下降下，机载平台根据飞行姿态切换可工作的IFDL天线，在任意姿态下，实时选择至少一副IFDL天线对地辐射，实现测高功能。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明针对无线电高度表在起伏低形测量精度低以及飞机作大机动时测高功能失效的问题，采用机间数据链天线组成4π空间全空域覆盖的辅助测高系统，通过对机间数据链的链路仿真，利用天线的增益指标、发射功率指标来计算测高链路指标，利用具备窄波束、全空域覆盖特性的机间数据链(IFDL)，将IFDL天线获得的高度数据与飞机平台自身的测高信息融合，实现4π空间全空域覆盖，通过机间数据链天线实现单机或者编队的高度测量，使飞机平台在作任意横滚或俯仰姿态时，能够保证随时有一副机间链天线可以对地辐射，实现高度测量功能，提高机载平台对高度表测量精度，可以解决传统高度表在起伏较大地形测量精度低的问题。
本发明通过机载平台设备在作任意横滚或俯仰姿态时，控制IFDL天线的波束扫描，测得高度始终为飞机距离其正下方地面的真实高度。利用机间链天线具有定向高增益、窄波束、低副瓣特性，机间数据链天线，保证机载平台在任意姿态下都可以实现对地辐射。采用窄波束、全空域覆盖的机载射频传感器来辅助测高功能，在兼顾多机协同通信功能的同时实现高度测量功能，在单机和编队情况下的机间链实现测高功能，不会增加额外的硬件资源，符合机载射频传感器的综合化设计。在单机场景时，飞机为平飞状态，机腹位置机间链天线处于测高工作状态，机间链天线测高原理与无线电高度表一样，利用无线电波的反射特性测量飞行高度。当飞机处于地形起伏较大的地区时，由于机间链天线具有波束窄、增益高的特点，可以弥补宽波束的无线电高度表在该地形测量精度不准的问题。
本发明将机间数据链天线应用于高度测量，与机载平台本身高度测量传感器进行数据融合，弥补了无线电高度表在起伏较大地形和飞机大机动情况下测量精度下降或功能失效的问题，有利于提高机载平台高度探测精度和抗干扰能力。
附图说明
图1是本发明机间数据链辅助测高系统天线组成示意图。
图2是机间数据链辅助测高系统天线波束覆盖示意图；
图3是机载高度表功能链路示意图。
具体实施方式
参阅图1、图2。根据本发明，采用机间数据链天线，组成4π空间全空域覆盖的机间数据链辅助测高系统，机载平台设备在作任意横滚或俯仰姿态时，控制IFDL天线的波束扫描，测得高度始终为飞机距离其正下方地面的真实高度。通过随时有一副IFDL天线可以对地辐射的IFDL天线的增益指标、发射功率指标来计算测高链路指标，将IFDL天线获得的高度数据与机载平台自身的测高信息融合，实现高度测量功能；当飞机作姿态值变化＞45°的大机动时，在无线电高度表功能失效或精度下降下，机载平台根据飞行姿态切换可工作的IFDL天线，在任意姿态下，实时选择至少一副IFDL天线对地辐射，数据处理模块利用内置机载射频传感器辅助测量飞行高度。
参阅图3。在机载高度表的收、发端之间，机载高度表功能链路包含了模块射频发射端、模块射频接收端之间的高度表收发天线端的射频电缆衰减值L1、L2，以及包含天线和高度表空间衰减AH，则高度表功能系统最大灵敏度可以按如下公式计算得到模块最大检测电平信号Sxtmax＝Pt-Stmin-L1-L2。
在机载高度表的6000m高度H下，根据机载高度表的收发模块射频发射端、射频接收端分别至高度表收发天线端之间的射频电缆衰减射频电缆衰减值L1＝3dB，L2＝3dB，发射模块射频发射端发射功率的发射信号电平Pt为30dBm，收发模块的最小可检测信号为-121.3dBm，则可根据高度表功能系统最大灵敏度公式计算得到模块最大检测电平信号Sxtmax＝Pt-Stmin-L1-L2＝147.3dB，其中，Stmin表示模块最小可检测电平信号，L表示射频电缆衰减值。
在机载高度表的高度H下，根据连续波高度表空间衰减/增益和测高范围的关系公式：AH＝10lgλ2+G+σ(0)-10lg(16π2)-10lgh2，可以得到高度对应的高度表空间衰减AH。根据机载高度表的相对高度h＝6000m，σ(0)为散射地面雷达截面积，取经验值σ(0)＝-18dB，机间链天线增益收/发一致的典型值G＝20dBi，则可计算得到6000m高度对应的最大空间衰减为：AH＝Pt/Prmin＝-118.7dB，满足使用。
以上所述为本发明较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本发明进行说明，然而本发明并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法，具有如下技术特征：采用4π空间全覆盖的机间数据链IFDL天线组成4π空间全空域覆盖的机间数据链辅助测高系统，机载平台设备在作任意横滚或俯仰姿态时，控制IFDL天线的波束扫描，测得高度始终为飞机距离其正下方地面的真实高度；IFDL天线通过惯导系统得到飞机飞行姿态值，数据处理模块根据实时读取飞机的飞行姿态值，通过随时有一副IFDL天线获得对地辐射的IFDL天线的增益指标、发射功率指标来计算测高链路指标，将IFDL天线获得的高度数据与机载平台自身的测高信息融合，实现高度测量功能；当飞机作姿态值变化＞45°的大机动时，在无线电高度表功能失效或精度下降下，机载平台根据飞行姿态切换可工作的IFDL天线，在任意姿态下，实时选择至少一副IFDL天线对地辐射，实现测高功能。
2.如权利要求1所述的克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法，其特征在于：在机载高度表的收、发端之间，机载高度表功能链路包含了模块射频发射端、模块射频接收端之间的高度表收发天线端的射频电缆衰减值L1、L2，以及包含天线和高度表空间衰减AH，则高度表功能系统最大灵敏度可以按如下公式计算得到模块最大检测电平信号Sxtmax＝Pt-Stmin-L1-L2。
3.如权利要求2所述的克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法，其特征在于：在机载高度表的6000m高度H下，根据机载高度表的收发模块射频发射端、射频接收端分别至高度表收发天线端之间的射频电缆衰减射频电缆衰减值L1＝3dB，L2＝3dB，发射模块射频发射端发射功率的发射信号电平Pt为30dBm，收发模块的最小可检测信号为-121.3dBm，则根据高度表功能系统最大灵敏度公式计算得到模块最大检测电平信号Sxtmax＝Pt-Stmin-L1-L2＝147.3dB，其中，Stmin表示模块最小可检测电平信号，L表示射频电缆衰减值。
4.如权利要求1所述的克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法，其特征在于：在机载高度表的高度H下，根据连续波高度表空间衰减/增益和测高范围的关系公式：AH＝10lgλ2+G+σ(0)-10lg(16π2)-10lgh2，得到高度对应的高度表空间衰减AH。
5.如权利要求3所述的克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法，其特征在于：根据机载高度表的相对高度h＝6000m，σ(0)为散射地面雷达截面积，取经验值σ(0)＝-18dB，机间链天线增益收/发一致的典型值G＝20dBi，则计算得到6000m高度对应的最大空间衰减为：AH＝Pt/Prmin＝-118.7dB。
CN202010010138.5A 2020-01-06 2020-01-06 克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法 Active CN111141312B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010010138.5A CN111141312B (zh) 2020-01-06 2020-01-06 克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010010138.5A CN111141312B (zh) 2020-01-06 2020-01-06 克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111141312A true CN111141312A (zh) 2020-05-12
CN111141312B CN111141312B (zh) 2023-08-04

Family

ID=70523758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010010138.5A Active CN111141312B (zh) 2020-01-06 2020-01-06 克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111141312B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112665614A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 中电科航空电子有限公司 一种机载宽带卫通设备惯导参考校准方法及相关组件

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102706367A (zh) * 2012-06-19 2012-10-03 北京航空航天大学 一种用于组合导航的单波束激光测速仪精度测试与计算方法
US20120250526A1 (en) * 2009-11-03 2012-10-04 Zhu Yan Zhao Method and Apparatuses for Data Transfer within a Relay Enhanced Telecommunication Network
CN103675789A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种定标方法
CN104406605A (zh) * 2014-10-13 2015-03-11 中国电子科技集团公司第十研究所 机载多导航源综合导航仿真系统
CN109506651A (zh) * 2017-09-15 2019-03-22 中国科学院光电研究院 平流层超压气球三维航迹规划方法
KR20190068864A (ko) * 2017-12-11 2019-06-19 한국항공우주산업 주식회사 편대 항공기 간 데이터 공유 기능을 갖는 탑재 훈련 장비

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120250526A1 (en) * 2009-11-03 2012-10-04 Zhu Yan Zhao Method and Apparatuses for Data Transfer within a Relay Enhanced Telecommunication Network
CN102706367A (zh) * 2012-06-19 2012-10-03 北京航空航天大学 一种用于组合导航的单波束激光测速仪精度测试与计算方法
CN103675789A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种定标方法
CN104406605A (zh) * 2014-10-13 2015-03-11 中国电子科技集团公司第十研究所 机载多导航源综合导航仿真系统
CN109506651A (zh) * 2017-09-15 2019-03-22 中国科学院光电研究院 平流层超压气球三维航迹规划方法
KR20190068864A (ko) * 2017-12-11 2019-06-19 한국항공우주산업 주식회사 편대 항공기 간 데이터 공유 기능을 갖는 탑재 훈련 장비

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIN HE: "The performance of concatenated coding OFDM system in Intra-Flight Data Link", 《2009 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS TECHNOLOGY AND APPLICATIONS》 *
程隽逸: "基于多传感器融合的舰载无人机自动着舰技术的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112665614A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 中电科航空电子有限公司 一种机载宽带卫通设备惯导参考校准方法及相关组件

Also Published As

Publication number Publication date
CN111141312B (zh) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3591412B1 (en) Airborne system and method for the characterisation and measurement of radiating systems or antennas
US8886373B2 (en) System and method for assisting in the decking of an aircraft
US20190339384A1 (en) System and method of radar-based obstacle avoidance for unmanned aerial vehicles
CN102135610A (zh) 一种用于人体毫米波成像安检系统的近场实时校准方法
CN110068803A (zh) 一种雷达设备空中定标试验装置及方法
US11774579B1 (en) Unmanned airborne ground penetrating radar system and inspection method for dam hidden danger detection
AU2021200307A1 (en) Aircraft acoustic position and orientation detection method and apparatus
CN107783128B (zh) 基于毫米波雷达的固定翼无人机多目标防撞系统
CN103487798A (zh) 一种相控阵雷达测高方法
CN111141312B (zh) 克服无线电高度表测高失效或测高精度下降的方法
CN107968686A (zh) 300MHz-800MHz模拟电视台站发射功率辐射测试方法
CN110783693A (zh) 一种基于水陆两栖飞机的天线布局方法
CN113109771A (zh) 用于标定仪的校准装置及天气雷达回波强度真值标定方法
CN110988858B (zh) 一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法及系统
JP2005525735A (ja) レーダ信号受信のための方法および装置
CN115113156B (zh) 用于双极化相控阵气象雷达的标校方法和系统
CN112455503A (zh) 基于雷达的列车定位方法及装置
CN112835034B (zh) 一种双通道雷达对地测高系统及方法
CN107783124B (zh) 基于组合波形的旋翼无人机复杂环境防碰撞雷达系统及信号处理方法
KR20150121462A (ko) 다중 안테나 빔을 이용한 레이더 고도계 장치
CN116224261B (zh) 一种面向机载大口径雷达的零值标定方法
CN115372929B (zh) 外场rcs复合测量系统
Lejerkrans et al. Field strength measurement and antenna radiation pattern plotting using heli-borne equipment
CN107979427A (zh) 300MHz-800MHz模拟电视台站发射功率辐射测试系统
KR102373482B1 (ko) 레이더의 고도 오차 자동보상 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant