CN210180456U - 一种用于机载无线电导航的多模式组合接收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，涉及航空航天领域，包括：电源模块、接口模块、接收机分系统、自动定向机分系统和组合天线；其中，电源模块与接口模块连接，接口模块分别与接收机分系统和自动定向机分系统连接，自动定向机分系统与组合天线连接；以及电源模块、接口模块、接收机分系统、自动定向机分系统和组合天线采用一体化组合构造。本实用新型在实现了数据共享的同时，减小了用于机载无线电导航的多模式组合接收装置的重量和体积、弱化了电磁干扰，建立了模块化模式，有效解决了无线电导航设备种类多、接口交联关系复杂的问题。

Description

一种用于机载无线电导航的多模式组合接收装置

技术领域

本实用新型涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种用于机载无线电导航的多模式组合接收装置。

背景技术

在现代航空航天领域中，导航是一种十分重要的技术。通常，我们把引导运载体按既定航线航行的过程称为导航。利用无线电技术对运载体航行的全部(或部分)过程实现导航，称为无线电导航。到目前为止，无线电导航系统是世界上军、民航使用最为广泛的导航装置，几乎所有的军、民航机场都装有无线电导航系统。

但是，现有的机载无线电导航通常设备种类多、接口交联关系复杂、不能有效地实现数据共享，并且故障率高、需要多级维修、使用维修费用高，不能满足使用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供了一种用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，包括：

电源模块、接口模块、接收机分系统、自动定向机分系统和组合天线；

其中，所述电源模块与所述接口模块连接，所述接口模块分别与所述接收机分系统和所述自动定向机分系统连接，所述自动定向机分系统与所述组合天线连接；以及

所述电源模块、所述接口模块、所述接收机分系统、所述自动定向机分系统和所述组合天线采用一体化组合构造。

优选地，所述接收机分系统包括全向信标子系统、航向信标子系统、下滑信标子系统和指点信标子系统。

优选地，所述自动定向机分系统包括上层和底层，其中，所述上层的核心为现场可编程门阵列，所述底层包括硬件抽象层。

优选地，所述接口模块主要由总线模块、离散量模块和防护模块组成。

优选地，所述用于机载无线电导航中的多模式组合接收装置的信号处理过程包括分别将所述接收机分系统和所述自动定向机分系统产生的信号传送至所述接口模块。

优选地，所述接收机分系统产生的信号包括全向信标信号、航向信标信号、下滑信标信号和指点信标信号。

优选地，所述自动定向机分系统产生的信号包括由数字信号处理模块和现场可编程门阵列产生的信号。

优选地，由所述接收机分系统中的航向信标子系统产生所述航向信标信号的过程，包括：分别通过带通滤波和低通滤波获得直流信号，计算导航信息，将所述导航信息缓存到存储器中，再通过数字信号处理模块得到所述航向信标信号。

优选地，由所述接收机分系统中的下滑信标子系统产生所述下滑信标信号的过程，包括：分别通过带通滤波和低通滤波获得直流信号，计算导航信息，将所述导航信息缓存到存储器中，再通过数字信号处理模块得到所述下滑信标信号。

优选地，由所述接收机分系统中的指点信标子系统产生所述指点信标信号的过程，包括：通过比较带通滤波选择音频信号，并且通过低通滤波获得直流信号，计算导航信息，将所述导航信息缓存到存储器中，再通过数字信号处理模块得到所述指点信标信号。

本实用新型的有益效果是：通过使电源模块、接口模块、接收机分系统、自动定向机(ADF)分系统和组合天线一体化，在实现了数据共享的同时，减小了用于机载无线电导航的多模式组合接收装置的重量和体积、弱化了电磁干扰，建立了模块化模式，有效解决了无线电导航设备种类多、接口交联关系复杂的问题；

此外，通过将接收机分系统中的全向信标子系统、航向信标子系统、下滑信标子系统和指点信标子系统和自动定向机分系统中的现场可编程门阵列(FPGA)以及数字信号处理(DSP)模块(包括硬件抽象层)结合，将先进的模块化设计及无线电技术和数字信号处理(DSP)技术结合，处理结果准确，提高了系统导航精度和可靠性，增强了抗干扰能力，进而降低了设备故障率；

同时，接口模块主要由总线模块、离散量模块、EMC(电磁兼容)防护模块组成，可以较好的连接至外部的ARINC429、RS422数据总线，从而可以有效地减少备件、简化维修、降低系统寿命期成本，推动了航电系统的综合化，适用于各型飞机的装配。

附图说明

图1是实施例1中用于机载无线电导航的多模式组合接收装置的结构外形图。

图2是实施例1中用于机载无线电导航的多模式组合接收装置的整体电路图。

图3是实施例1中用于机载无线电导航的多模式组合接收装置的信号处理模块原理图。

图4是实施例1中用于机载无线电导航的多模式组合接收装置中的自动定向机(ADF)分系统的原理架构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

本实用新型提供了一种用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，实物图外形如图1所示，该图的电路连接关系参照图2所示，该装置由电源模块、接口模块、VIR(仪表着陆系统和全向航标系统的总称)接收机分系统、自动定向机(ADF)分系统和组合天线等构成，电源模块和接口模块连接，接口模块分别与VIR接收机分系统和自动定向机(ADF)分系统连接，自动定向机(ADF)分系统与组合天线连接；并且电源模块、接口模块、接收机分系统、自动定向机分系统和组合天线采用一体化组合构造。

在该装置中，电源模块进行电压转换，为组合接收设备内各个模块提供电源，具有欠压告警、软启动、掉电保护和过流保护等功能；

在该装置中，接口模块由通用总线模块、离散量模块、EMC(电磁兼容)防护模块组成，各个模块通过429总线交联，该接口模块可以接收自检、音量调节、模式、频率、罗差、高低灵敏度、远近台、波道、起落架等信号，输出方位、频率、仰角、信标、距离、到台时间、速率、状态字等；

在该装置中，VIR(全向信标和仪表着陆系统的总称)接收机分系统包括全向信标(VOR)系统、航向信标(LOC)系统、下滑信标(GS)系统和指点信标(MB)系统，VOR系统提供方位角信息，即飞机与全向信标连线之间的夹角；LOC和GS提供水平引导和垂直引导，而这个引导由飞机上的仪表着陆系统(ILS)接收机对接收到的无线电信号的调制深度进行比较得到，MB系统与仪表着陆系统(ILS)联合起来使用，在已经建立飞至目的地的航线中确定位置。

在该装置中，ADF分系统通过接收地面导航台或中波调幅广播电台信号，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，提供符合精度要求的稳定的导航方位信息，并输出识别音频数据。

本实施例中的组合接收装置的信号处理原理参照图3所示，该装置的信号由VIR信号(VOR信号、LOC信号、GS信号和MB信号)以及ADF(FPGA和DPS处理的信号)等组成。

VIR接收机分系统通过解析RS232(串口)通信协议、ARINC 429通信协议和离散输入信号状态，完成控制接收机的工作、输出计算参数、输出接收机状态等，通过获得的频率值，判断VOR、LOC和GS系统的工作模式；

VIR中的GS信号处理流程与LOC相似，包络信息分别通过90Hz、150Hz带通滤波和低通滤波分别获得90Hz、150Hz和直流信号，再计算90Hz、150Hz的调制度差等导航信息，该导航信息通过存储器缓存后送往DSP；

VIR中的MB信号处理系统处理MB检波信号，包络信息分别通过400Hz、1300Hz和3000Hz带通滤波，通过幅度比较选择较大的音频信号，低通滤波获得反应射频电平的直流信号，再计算音频调制度等导航信息，该导航信息通过存储器缓存后送往DSP；

ADF(核心为FPGA，底层为硬件抽象层(HAL))分系统的处理过程主要包括音频和方位解算、逻辑、控制、数据处理和数据输出等功能；负责对外通信和逻辑控制，包括总线信号和离散量的输入输出控制，并配合接收机实现测向和音频输出功能，控制对IF(中频)进行AD(模数)采样，DA(数模)输出模拟音频、低频调制信号、AGC(自动增益控制)电压，以及一些离散量包括带通选择、天线电源控制等功能。

此外，参照图4，ADF分系统的控制核心为现场可编程门阵列(FPGA)，为了便于上层的构建，首先将底层硬件进行抽象，设计硬件抽象层(HAL)，硬件抽象层提供对底层硬件的统一访问接口，通过寄存器地址映射方式，提供统一的底层硬件访问函数。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

①通过使电源模块、接口模块、接收机分系统、自动定向机(ADF)分系统和组合天线一体化，在实现了数据共享的同时，减小了用于机载无线电导航的多模式组合接收装置的重量和体积、弱化了电磁干扰，建立了模块化模式，有效解决了无线电导航设备种类多、接口交联关系复杂的问题；

②通过将接收机分系统中的全向信标子系统、航向信标子系统、下滑信标子系统和指点信标子系统和自动定向机分系统中的现场可编程门阵列(FPGA)以及数字信号处理(DSP)模块(包括硬件抽象层)结合，将先进的模块化设计及无线电技术和数字信号处理(DSP)技术结合，处理结果准确，提高了系统导航精度和可靠性，增强了抗干扰能力，进而降低了设备故障率；

③接口模块主要由总线模块、离散量模块、EMC防护模块组成，可以较好的连接至外部的数据总线，从而可以有效地减少备件、简化维修、降低系统寿命期成本，推动了航电系统的综合化，适用于各型飞机的装配。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，包括：

电源模块、接口模块、接收机分系统、自动定向机分系统和组合天线；

其中，所述电源模块与所述接口模块连接，所述接口模块分别与所述接收机分系统和所述自动定向机分系统连接，所述自动定向机分系统与所述组合天线连接；以及

所述电源模块、所述接口模块、所述接收机分系统、所述自动定向机分系统和所述组合天线采用一体化组合构造。

2.根据权利要求1所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，所述接收机分系统包括全向信标子系统、航向信标子系统、下滑信标子系统和指点信标子系统。

3.根据权利要求1所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，所述自动定向机分系统包括上层和底层，其中，所述上层的核心为现场可编程门阵列，所述底层包括硬件抽象层。

4.根据权利要求1所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，所述接口模块主要由总线模块、离散量模块和防护模块组成。

5.根据权利要求1所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，所述用于机载无线电导航中的多模式组合接收装置的信号处理过程包括分别将所述接收机分系统和所述自动定向机分系统产生的信号传送至所述接口模块。

6.根据权利要求5所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，所述接收机分系统产生的信号包括全向信标信号、航向信标信号、下滑信标信号和指点信标信号。

7.根据权利要求5所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，所述自动定向机分系统产生的信号包括由数字信号处理模块和现场可编程门阵列产生的信号。

8.根据权利要求6所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，由所述接收机分系统中的航向信标子系统产生所述航向信标信号的过程，包括：分别通过带通滤波和低通滤波获得直流信号，计算导航信息，将所述导航信息缓存到存储器中，再通过数字信号处理模块得到所述航向信标信号。

9.根据权利要求6所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，由所述接收机分系统中的下滑信标子系统产生所述下滑信标信号的过程，包括：分别通过带通滤波和低通滤波获得直流信号，计算导航信息，将所述导航信息缓存到存储器中，再通过数字信号处理模块得到所述下滑信标信号。

10.根据权利要求6所述的用于机载无线电导航的多模式组合接收装置，其特征在于，由所述接收机分系统中的指点信标子系统产生所述指点信标信号的过程，包括：通过比较带通滤波选择音频信号，并且通过低通滤波获得直流信号，计算导航信息，将所述导航信息缓存到存储器中，再通过数字信号处理模块得到所述指点信标信号。

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