CN113129647A - 用于选择最佳无线电信号的方法和空中交通管制系统 - Google Patents

用于选择最佳无线电信号的方法和空中交通管制系统 Download PDF

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Abstract

一种在空中交通管制中选择最佳无线电信号的方法包括步骤：确定至少两个接收信道(16)的各自的时延，其中，每个接收信道(16)设置在对应的接收器与测量和分析模块(20)之间，通过测量和分析模块(20)测量经由至少两个接收信道(16)接收到的至少两个无线电信号的各自的到达时间，基于至少两个无线电信号的到达时间，确定至少两个无线电信号之间的延迟时间，通过考虑所确定的延迟时间使至少两个无线电信号彼此对齐，从而获得至少两个经对齐的信号，确定至少两个经对齐的信号的质量，以及切换到处理所确定的具有最佳质量的相应无线电信号的接收信道(16)。此外，描述了一种用于选择最佳无线电信号的空中交通管制系统(10)。

Description

用于选择最佳无线电信号的方法和空中交通管制系统
技术领域
本发明涉及一种在空中交通管制中选择最佳无线电信号的方法。此外，本发明涉及一种用于选择最佳无线电信号的空中交通管制系统。
背景技术
空中交通管制系统用于在他们各自的工作站(也称为管制员工作位置)工作的空中交通管制员与各个飞机上的飞行员之间的通信。空中交通管制员通过无线电信号，特别是调幅信号，与飞行员进行通信，以发送语音数据。然而，许多无线电信号是同时发送的，产生了具有不同信号水平的无线电信号的混合。
此外，现代的空中交通管制系统具有用于接收和/或发送无线电信号的多个接收器，其中，所述多个接收器经由相应的接收信道与空中交通管制系统的测量和分析模块连接。各个接收器，特别是它们各自的天线，通常在不同位置大面积分布，从而导致各个接收器，特别是它们的天线，接收到不同的信号。
一般，使用所谓的最佳信号选择(BSS)来识别具有最佳信号质量的信号，以便将该信号转发到空中交通管制员。
因此，最佳信号选择(BSS)算法考虑在时间跨度(即，特定的设置计时器或更确切地说是时间阈值)内接收到的信号，以便识别具有最佳信号质量的信号被。
然而，如果两个信号之间的延迟过高，即，高于相应的时间阈值，则BSS算法不会考虑经由具有较高延迟的接收信道接收到的信号。因此，当以高延迟工作时，不能确保所有接收信道被考虑。
如上所述，许多飞机通常同时与空中交通管制系统通信，这进一步需要从接收到的一组混合的信号中分离来自各个源的单独信号。这种分离进一步在无线电信号处理中产生了延迟。
因此，需要确保最佳无线电信号选择的方法和空中交通管制系统。
发明内容
本发明提供一种在空中交通管制中选择最佳无线电信号的方法，所述方法包括如下步骤：
-确定至少两个接收信道的各自的时延，其中，每个接收信道设置在对应的接收器与测量和分析模块之间，
-通过测量和分析模块测量经由至少两个接收信道接收到的至少两个无线电信号的各自的到达时间，
-基于至少两个无线电信号的到达时间，确定至少两个无线电信号之间的延迟时间，
-通过考虑所确定的延迟时间使至少两个无线电信号彼此对齐，从而获得至少两个经对齐的信号，
-确定至少两个经对齐的信号的质量，以及
-切换到处理所确定的具有最佳质量的相应无线电信号的接收信道。
此外，本发明提供一种用于选择最佳无线电信号的空中交通管制系统。所述空中交通管制系统包括：至少两个接收器、测量和分析模块以及切换模块。各个接收器经由对应的接收信道与测量和分析模块连接。测量和分析模块被配置为确定至少两个接收信道的各自的时延。每个接收器被配置为接收相应的无线电信号。接收器被配置为：经由处理接收到的相应无线电信号的相应的接收信道，将接收到的相应的无线电信号转发到测量和分析模块。测量和分析模块被配置为测量这些无线电信号的各自的到达时间。测量和分析模块配置为确定这些无线电信号之间的延迟时间。测量和分析模块被配置为基于所确定的延迟时间使这些无线电信号对齐，从而获得至少两个经对齐的信号。测量和分析模块被配置为确定至少两个经对齐的信号的质量。测量和分析模块与切换模块连接。测量和分析模块被配置为将所确定的质量转发到切换模块。切换模块被配置为切换到处理所确定的具有最佳质量的相应无线电信号的相应接收信道。
本发明基于以下发现：可以通过预先确定接收信道的各自的时延以考虑无线电信号处理的内部延迟，来改善最佳信号选择(BSS)。因此，在各个接收器以及中央测量和分析模块之间建立的接收信道的各自的时延被初始地确定，使得所获得的这些延迟值可以用于改善最佳信号选择算法。
总体上，使用至少两个接收信道的各自的时延，以设置测量和分析模块的时间阈值。测量和分析模块的时间阈值确定用于接收由各个接收器接收的各个无线电信号的时间跨度。由于基于预先确定的接收信道的各自的延迟对时间阈值进行了调整，因此可以确保在确定接收到的最佳质量的无线电信号时，所有接收信道接收到的所有无线电信号被考虑。换句话说，即使测量和分析模块接收到由于接收信道的内部延迟导致相应的无线电信号晚于其初始时间阈值，也没有接收到的无线电信号被丢弃。然而，通过调整时间阈值来考虑这些内部延迟(时延)，使得测量和分析模块等待不同接收信道接收到的所有无线电信号。
总体上，由于通过调整时间阈值补偿了分配给接收信道的内部延迟，因此确保仅信号源(例如，飞机)与空中交通管制系统的各个接收器之间的距离对到达时间具有影响。
各个到达时间与到达相应测量和分析模块的时间有关。
根据一方面，至少两个接收信道的时延被重复地确定。因此，接收信道的相应质量的改变被考虑，从而可以确保由于改变的时延值而引起的动态调整。
另一方面提供了：测量和分析模块的时间阈值被动态地调整。由于对分配给接收信道的时延值的重复确定，因此，依据测量或更确切地说确定的各个时延值，以动态方式调整测量和分析模块的时间阈值。因此，接收信道的变化被考虑，以确保接收到的所有无线电信号在动态调整的时间阈值内被转发到测量和分析模块。
另一方面提供了：基于至少两个接收信道的最大时延来调整测量和分析模块的时间阈值。因此，所确定的时延的最大值用于以适当的方式调整时间阈值。这确保了在通过最佳信号选择算法确定具有最佳质量的无线电信号时，经由各个接收信道接收到的所有无线电信号被考虑。
此外，接收到的所有无线电信号可以被用于确定具有最佳质量的无线电信号，而不管其各自的到达时间如何。这可以因测量和分析模块的时间阈值的动态调整而确保。如上所述，时间阈值由所确定的时延，特别是所确定的最大时延来调整。因此，确保没有接收到的无线电信号太晚转发到测量和分析模块。
根据另一方面，在没有任何延迟和/或中断的情况下完成切换到处理所确定的具有最佳质量的无线电信号的接收信道。测量和分析模块聚集接收到的所有无线电信号，使得可以在没有任何延迟和/或中断的情况下，进行接收到的不同无线电信号之间的切换，这是因为所有信号被转发到测量和分析模块并在时间上对齐。因此，通过测量和分析模块对接收到的所有无线电信号同时进行内部处理。
另一方面提供了：基于最早接收到的无线电信号，确定接收到的至少一个其他无线电信号的延迟时间。接收到的各个无线电信号的延迟时间是基于定义开始时间的最早接收到的无线电信号确定的。因此，相应的延迟时间对应于由测量和分析模块接收到的各个无线电信号相对于定义开始时间的最早接收到的无线电信号的到达时间之差。
此外，根据所确定的延迟时间的延迟被引入到较早接收到的无线电信号中。因此，接收到的各个无线电信号通过测量和分析模块被延迟，使得无线电信号在时间上对齐，并产生经对齐的无线电信号。可以将经对齐的无线电信号彼此进行比较，以识别具有最佳质量的无线电信号。因为分配给各个接收信道的内部时延也被考虑，因此对齐不仅包括延迟接收到的各个无线电信号，而且还包括动态校正接收到的各个无线电信号。
根据一方面，在确定至少两个经对齐的信号的质量时，考虑每个单独无线电信号的相同量的数据。接收到的无线电信号的对齐，特别是延迟和动态校正，确保相同量的数据可以用于比较接收到的各个无线电信号，从而适当地改善了最佳无线电信号选择算法。
延迟时间的确定可以基于估计。因此，可以估计而不是精确地确定各个延迟时间。该估计可以基于最近为各个接收信道确定的时延值。然而，可以在几分钟前确定时延值，从而所使用的时延值不反映实际时延值。然而，时延值会定期更新，以优化估计。
由于时延值被定期更新，因此测量和分析模块的阈值时间也会定期更新，这确保了在确定具有最佳质量的无线电信号时，接收到的所有无线电信号被考虑。
另一方面提供了：由切换到的接收信道处理的相应的无线电信号被转发到至少一个管制员工作位置。因此，所确定的具有最佳质量的无线电信号被转发到管制员工作位置，使得该无线电信号被空中交通管制员使用。
通过从测量和分析模块向各个接收器发送测试信号来确定至少两个接收信道的时延。因此，发送测试信号用于确定接收信道的各自的时延。实际上，接收信道对应于可以用于接收以及发送无线电信号的双向信道。
例如，通过从测量和分析模块朝着各个接收器发送测试信号来确定各个时延。然后，等待响应信号，其中，各个响应信号的到达时间用于确定各个接收信道的时延。
总体上，空中交通管制系统处理的无线电信号对应于数字信号，而不是模拟信号。
此外，具有最佳质量的无线电信号可以与具有最佳语音质量(即，最佳内容质量)的无线电信号有关。确定(语音)质量是公知的。
总体上，可以应用盲信号分离或更确切地说是盲源分离，以便从接收到的一组混合的无线电信号中分离出特定源的音频数据。
因此，该方法可以包括额外步骤：通过使用至少两个接收信道的各自的时延来设置测量和分析模块的时间阈值。测量和分析模块的时间阈值确定用于接收由各个接收器接收到的各个无线电信号的时间跨度，从而由于基于预先确定的接收信道的各自的时延调整了时间阈值，因此在确定接收到的最佳质量的无线电信号时，所有接收信道接收到的所有无线电信号被考虑。
因此，测量和分析模块可以被配置为通过使用至少两个接收信道的相应时延来设置时间阈值，其中，时间阈值确定用于接收由各个接收器接收到的各个无线电信号的时间跨度，从而由于基于预先确定的接收信道的各自的时延调整了时间阈值，因此在确定接收到的最佳质量的无线电信号时，所有接收信道接收到的所有无线电信号被考虑。
附图说明
现在将参照附图描述上述方面和优点以及其他方面和优点，其中：
图1示出根据本发明的空中交通管制系统的概述图，以及
图2示意性地示出根据本发明的呈现用于选择最佳无线电信号的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述旨在作为所公开的主题的各种实施例的描述，而并非旨在表示仅有的实施例，在附图中相同的附图标记指代相同的元件。在本公开中描述的每个实施例仅被提供作为示例或说明，并且不应被解释为比其他实施例优选或有利。本文提供的说明性示例并非旨在详尽的或将所要求保护的主题限制为所公开的精确形式。
为了本公开的目的，例如，短语“A、B和C中的至少一个”是指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)、或者(A、B和C)，当列出三个以上元素时包括所有进一步可能的排列。换句话说，术语“A和B中的至少一个”通常是指“A和/或B”，即，单独的“A”、单独的“B”、或者“A和B”。
在图1中，示出了空中交通管制系统10，其包括三个不同的接收器12以及中央无线电服务器14，该中央无线电服务器14经由相应的接收信道16与接收器12连接。
此外，空中交通管制系统10包括两个管制员工作位置18，其也与无线电服务器14连接。
无线电服务器14包括测量和分析模块20以及在接收信道16与管制员工作位置18之间互连的切换模块22。
实际上，空中交通管制系统10经由它们相应的接收器12从不同的无线电源(例如，飞机)接收无线电信号。
因此，每个接收器12接收到一组混合的无线电信号，其中，如上所述该组混合的信号来自不同的源。为了分离不同的无线电源，可以应用盲信号分离或更确切地说是盲源分离，以便分离所接收的相应无线电信号的音频数据。
不管与空中交通管制系统10通信的信号源的数量如何，接收器12由于它们与相应信号源(即，飞机)的相对位置和/或定向，各自在不同时间接收无线电信号。实际上，无线电信号的不同接收时间基于各个接收器12与信号源之间的不同距离。实际上，接收器12通常在不同位置大范围分布，导致与信号源的距离不同，因此接收时间也不同。
一旦接收器12接收到相应的无线电信号，则接收器12将无线电信号数字化，并且将数字化的无线电信号转发到无线电服务器14，该无线电服务器14是完全数字的无线电服务器。
如前面所述的，由于到达接收器12的时间不同，无线电服务器14在不同的时间从接收器12接收到不同的无线电信号。然而，当将这些无线电信号转发到无线电服务器14时，不同的接收信道16的内部延迟或更确切地说是时延(latency)也延迟了接收到的无线电信号。
然而，测量和分析模块20具有时间阈值，该时间阈值用于在特定时间跨度内收集无线电信号。这意味着晚于该时间阈值接收到的无线电信号不再被测量和分析模块20考虑，因为这些无线电信号超过了测量和分析模块20的阈值时间。因此，可能发生例如在确定应被转发到一个或多个管制员工作位置18的具有最佳质量的无线电信号时，由于接收信道16的内部延迟而导致测量和分析模块20不考虑无线电信号。
为了克服该问题，空中交通管制系统10预先确定了接收信道16的各自的时延(内部延迟)。
为此目的，测量和分析模块20经由对应的接收信道16向相应的接收器12发送测试信号，以确定这些接收信道16的时延。
然后考虑确定的时延值，以调整测量和分析模块20的时间阈值。因此，基于预先确定的一个或多个时延值来调整时间阈值。
这确保由所有接收器12接收到的所有无线电信号被考虑，即使这些无线电信号之一在相应的接收信道16内被延迟一定的时间，该时间将导致相应的无线电信号到达测量和分析模块20的时间晚于初始设置的允许时间跨度，即，初始阈值时间。
换句话说，如果未预先确定时延调整时间阈值，则由于接收信道16的内部时延，转发到测量和分析模块20的相应的无线电信号将超过测量和分析模块20的时间阈值。
由于测量和分析模块20的时间阈值相对于确定的时延被调整，因此在确定具有最佳质量的无线电信号时，测量和分析模块20考虑接收到的所有无线电信号。
通常，以重复的方式确定接收信道16的时延，使得时延值被定期更新。因为时间阈值也以规则的方式被调整，因此这确保了对各个时延值具有影响的接收信道16的质量的任意偏差不会影响时间阈值调整。换句话说，测量和分析模块20的时间阈值被动态地调整。
总体上，基于接收信道16的时延来调整测量和分析模块20的时间阈值，以确保经由接收器12接收到的所有无线电信号被用于确定具有最佳质量的无线电信号，而不管它们各自在测量和分析模块20处的到达时间如何。
实际上，空中交通管制系统10被配置为执行图2中示意性地示出的在空中交通管制中选择最佳无线电信号的方法，在图2中示出了在空中交通管制中选择最佳无线电信号的方法的流程图。
在第一步骤S1中，确定接收信道16的相应时延，即，信号处理中的内部延迟。
在第二步骤S2中，通过测量和分析模块20测量经由接收信道16接收到的无线电信号的各自的到达时间。换句话说，确定在测量和分析模块20处的到达时间，其中，到达时间包括接收信道16的内部延迟，即，相应时延。
在第三步骤S3中，基于预先测量的它们各自的到达时间，确定接收到的无线电信号之间的延迟时间。
在第四步骤S4中，通过考虑所确定的延迟时间使无线电信号彼此对齐，从而获得至少两个经对齐的信号。通过根据预先确定的延迟时间引入相应的延迟，使接收到的无线电信号彼此对齐。因此，较早接收到的无线电信号被延迟特定的时间量，该时间量对应于基于最早接收到的无线电信号确定的相应延迟时间，从而产生用于确定接收到的各个无线电信号的相应延迟时间的起点。
在第五步骤S5中，进一步处理经对齐的信号，以确定这些信号的质量。在确定经对齐的信号的质量时，考虑每个单独无线电信号的相同量的数据，使得最佳无线电信号可以以适当的方式被识别。
在第六步骤S6中，切换到处理所确定的具有最佳质量的相应无线电信号的接收信道16。这可以在没有任何延迟和/或中断的情况下完成，因为通过测量和分析模块20同时处理和动态校正了无线电信号。
在第七步骤S7中，由切换到的接收信道16处理的无线电信号被转发到管制员工作位置18中的至少一个。因此，被识别为具有最佳质量的无线电信号的无线电信号被转发到管制员工作位置18，使得空中交通管制员接收具有最佳(语音)质量的无线电信号。
因此，确保了在确定具有最佳(语音)质量的无线电信号时，各个接收器12接收到的所有无线电信号被考虑。因此，即使接收到的无线电信号到达测量和分析模块20的时间可能超过测量和分析模块20的初始时间阈值，也没有接收到的无线电信号被丢弃。
当确定了接收信道16的相应内部时延或更确切地说是内部延迟时，它们可以用于动态地校正相应的到达时间以及动态地调整测量和分析模块20的时间阈值。

Claims (15)

1.一种用于在空中交通管制中选择最佳无线电信号的方法，所述方法包括如下步骤：
-确定至少两个接收信道(16)的各自的时延，其中，每个接收信道(16)设置在对应的接收器与测量和分析模块(20)之间，
-通过测量和分析模块(20)测量经由至少两个接收信道(16)接收到的至少两个无线电信号的各自的到达时间，
-基于至少两个无线电信号的到达时间，确定至少两个无线电信号之间的延迟时间，
-通过考虑所确定的延迟时间使至少两个无线电信号彼此对齐，从而获得至少两个经对齐的信号，
-确定至少两个经对齐的信号的质量，以及
-切换到处理所确定的具有最佳质量的相应无线电信号的接收信道(16)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少两个接收信道(16)的时延被重复地确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，测量和分析模块(20)的时间阈值被动态地调整。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，基于至少两个接收信道(16)的最大时延来调整测量和分析模块(20)的时间阈值。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，接收到的所有无线电信号被用于确定具有最佳质量的无线电信号，而不管其各自的到达时间如何。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在没有任何延迟和/或中断的情况下完成切换到处理所确定的具有最佳质量的无线电信号的接收信道(16)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，基于最早接收到的无线电信号，确定接收到的至少一个其他无线电信号的延迟时间。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，根据所确定的延迟时间的延迟被引入到较早接收到的无线电信号中。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在确定至少两个经对齐的信号的质量时，考虑每个单独无线电信号的相同量的数据。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，延迟时间的确定基于估计。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，由切换到的接收信道(16)处理的相应的无线电信号被转发到至少一个管制员工作位置(18)。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，通过从测量和分析模块(20)向各个接收器(12)发送测试信号来确定至少两个接收信道(16)的时延。
13.一种用于选择最佳无线电信号的空中交通管制系统，所述空中交通管制系统包括：至少两个接收器(12)、测量和分析模块(20)以及切换模块(22)，其中，各个接收器(12)经由对应的接收信道(16)与测量和分析模块(20)连接，
其中，测量和分析模块(20)被配置为确定至少两个接收信道(16)的各自的时延，
其中，每个接收器(12)被配置为接收相应的无线电信号，并且其中，接收器(12)被配置为：经由处理接收到的相应无线电信号的相应的接收信道(16)，将接收到的相应的无线电信号转发到测量和分析模块(20)，
其中，测量和分析模块(20)被配置为测量这些无线电信号的各自的到达时间，其中，测量和分析模块(20)被配置为确定这些无线电信号之间的延迟时间，其中，测量和分析模块(20)被配置为基于所确定的延迟时间使这些无线电信号对齐，从而获得至少两个经对齐的信号，其中，测量和分析模块(20)被配置为确定至少两个经对齐的信号的质量，其中，测量和分析模块(20)与切换模块(22)连接，并且其中，测量和分析模块(20)被配置为将所确定的质量转发到切换模块(22)，并且
其中，切换模块(22)被配置为切换到处理所确定的具有最佳质量的相应无线电信号的相应接收信道(16)。
14.根据权利要求13所述的空中交通管制系统，其中，测量和分析模块(20)被配置为向各个接收器(12)发送测试信号，以便确定至少两个接收信道(16)的时延。
15.根据权利要求13或14所述的空中交通管制系统，其中，所述空中交通管制系统(10)包括：至少一个管制员工作位置(18)，其经由切换模块(22)与接收器(12)互连，使得管制员工作位置(18)接收所确定的具有最佳质量的无线电信号。
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