RU2677823C1 - Антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа - Google Patents

Антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа Download PDF

Info

Publication number
RU2677823C1
RU2677823C1 RU2017141557A RU2017141557A RU2677823C1 RU 2677823 C1 RU2677823 C1 RU 2677823C1 RU 2017141557 A RU2017141557 A RU 2017141557A RU 2017141557 A RU2017141557 A RU 2017141557A RU 2677823 C1 RU2677823 C1 RU 2677823C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
azn
signals
automatic dependent
dead zone
Prior art date
Application number
RU2017141557A
Other languages
English (en)
Inventor
Максим Михайлович Марков
Виктор Михайлович Король
Татьяна Георгиевна Макарова
Сергей Васильевич Дворников
Original Assignee
Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА")
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 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") filed Critical Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА")
Priority to RU2017141557A priority Critical patent/RU2677823C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2677823C1 publication Critical patent/RU2677823C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для приема наземными станциями сигналов автоматического зависимого наблюдения вещательного типа. Поставленная задача достигается введением в схему антенного устройства дополнительной секторной антенны, имеющей ширину диаграммы направленности в угломестной плоскости не менее 90° в направлении, перпендикулярном к поверхности Земли, и расположенной так, чтобы обеспечить перекрытие своей ДН мертвой зоны антенны наземной станции АЗН-В. Техническим результатом, наблюдаемым при реализации заявленного решения, является сокращение мертвой зоны (воронки) до минимума, в которой не обеспечен прием наземной станцией сигналов АЗН-В. 4 ил.

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для приема наземными станциями сигналов автоматического зависимого наблюдения вещательного типа.
Известно приемное антенное устройство автоматического зависимого наблюдения вещательного типа (АЗН-В, в Английской транскрипции Automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B) [1]. Известное приемное антенное устройство АЗН-В является всена-правленным и применяется для приема наземной станцией сообщения от бортового оборудования летательных аппаратов передаваемые по известному способу автоматического зависимого наблюдения широковещательного типа [2] в интересах управления воздушным движением.
В соответствии с «Технической спецификацией к наземным станциям расширенного сквитера 1090 МГц АЗН-В» [3], антенное устройство образует важную часть наземной станции, влияя на ее работу. При этом для нормально работы наземной станции необходим как прием сигналов АЗН-В, так и сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, например сигналов GPS.
Недостатки приемного антенного устройства АЗН-В связаны, во-первых с физикой распространения радиоволн в пространстве, во-вторых с невозможностью обеспечения приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, что отражается на работе наземной станции АЗН-В.
В соответствие с п. 3.1.3 с «Технической спецификации к наземным станциям расширенного сквитера 1090 МГц АЗН-В» [3] антенная система наземной станции АЗН-В должна быть номинально всенаправленной в горизонтальной плоскости, при этом могут применяться как секторные, так и всенаправленные антенны.
Наиболее близким к предлагаемому устройству, то есть прототипом, является антенная система наземной станции АЗН-В 1090 ES НС-1 [4, 5]. Антенная система (фиг. 1) содержит несколько, например четыре, секторные антенны для приема сигналов АЗН-В (1) и две антенны для приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (2). Все антенны связанны с наземной станцией АЗН-В (3). Секторные антенны для приема сигналов АЗН-В (1) образуют в азимутальной плоскости ДН 360°, при этом сигналы АЗН-В от летательных аппаратов (ЛА) принимаются одной из секторных антенн для приема сигналов АЗН-В (1) в зоне ДН которой находится ЛА.
Также возможны варианты применения трех секторных антенн для обеспечения диаграммы направленности (ДН) в азимутальной плоскости 360° или одной всенаправленной антенны, обладающих схожей мертвой зоной (воронкой) ДН.
Известны технические решения обладающие теме же недостатками, например, антенны А10-1090, 1090SJ mk2, 1G09-GA и прочие.
Антенная система прототипа обеспечивает зону действия по сигналам АЗН-В при максимальной высоте обнаружения (приема сигналов АЗН-В от летательных аппаратов) 20000 м:
по азимуту: 360°,
по углу места: от 0,5° до 45°
ДН прототипа в угломестной плоскости приведена на фиг. 2.
Каждая из антенн, обеспечивающих прием сигналов АЗН-В и образующих антенную система прототипа, имеет диаграмму направленности (ДН) в азимутальной плоскости как минимум 90°.
Антенная система прототипа работает следующим образом:
Секторные антенны для приема сигналов АЗН-В (1) располагаются, так что бы образовать своими ДН в азимутальной плоскости ДН 360°, сигналы АЗН-В от летательных аппаратов (ЛА) принимаются одной из секторных антенн для приема сигналов АЗН-В (1) в зоне ДН которой находится летательный аппарат. Одна антенна для приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (2) обеспечивает прием сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, например ГЛОНАСС или GPS. А вторая для приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (2) находится в так называемом «горячем» резерве и применяется посредствам автоматического переключения на нее, в случае выхода другой антенны из строя.
Недостаток прототипа связан с физикой распространения радиоволн в пространстве образованием мертвой зоны (воронки) в ДН антенной системы АЗН-В.
Исходя из максимального угла места диаграммы направленности (ДН) приемного антенного устройства АЗН, при работе антенной системы образуется мертвая зона (воронка) в которой не обеспечивается прием сигналов АЗН-В от летательных аппарата (ЛА). Радиус мертвой зоны (воронка) определяется по формуле [6]:
Rмв=H*ctg ε,
где Н - высота, а ε угол места диаграммы направленности антенны.
Для максимальной заявленной высоты приема сигналов АЗН-В от летательных аппаратов прототипом в 20 км, мертвая зона составит 24,6 км. Что при скорости полета самолета, например, такого как Boeing 737, составляющей 852 км/ч, составит 1,7 мин.
Исходя из заданного «Технической спецификацией к наземным станциям расширенного сквитера 1090 МГц АЗН-В» [3] наибольшего допустимого темпа обновления информации в 10 с, со стороны ЛА, за время нахождения в мертвой зоне (воронке) ДН, будет проведено 10 циклов передачи данных. При фактически применяемом темпе обновления информации в 2 сек, количество циклов передачи данных от ЛА будет составлять 51 цикл. Данные указанных циклов передачи данных от ЛА, не будут приняты антенной для приема сигналов АЗН-В из-за нахождения ЛА в мертвой зоне (воронки) ДН антенны.
Целью изобретения является задача сокращения мертвой зоны (воронки) до минимума в которой не обеспечен прием наземной станции сигналов АЗН-В.
Поставленная задача достигается введением в схему антенного устройства дополнительной секторной антенны, имеющей ширину ДН в угломестной плоскости не менее 90° в направлении перпендикулярном к поверхности Земли и расположенной так, что бы обеспечить перекрытие своей ДН мертвой зоны (воронки) прототипа.
На фиг. 3 представлена структурная схема антенного устройства наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа.
Предлагаемое антенное устройство состоит из нескольких, например четырех, секторные антенны для приема сигналов АЗН-В (1) и двух антенн для приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (2) и одной секторной антенны с ДН в угломестной плоскости расположенной так, что бы обеспечить перекрытие мертвой зоны приема сигналов АЗН-В (4). Все антенны связанны с наземной станцией АЗН-В (3).
Предлагаемое антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа, работает следующим образом:
Секторные антенны для приема сигналов АЗН-В (1) располагаются, так что бы образовать своими ДН в азимутальной плоскости ДН 360°, а в угломестной плоскости до 45°. Сигналы АЗН-В от летательных аппаратов (ЛА) принимаются одной из секторных антенн для приема сигналов АЗН-В (1) в зоне ДН, которой находится летательный аппарат. При нахождение ЛА в зоне превышающей угол 45° ДН в угломестной плоскости секторной антенны для приема сигналов АЗН-В (1), то есть мертвой зоны (воронки) в которой ранее не обеспечивался прием сигналов АЗН-В, прием сигналов АЗН-В от летательного аппарата происходит секторной антенной с ДН в угломестной плоскости расположенной так, что бы обеспечить перекрытие мертвую зону приема сигналов АЗН-В (4). Одна антенна для приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы (2) обеспечивает прием сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, например ГЛОНАСС или GPS.
ДН предлагаемого антенного устройства наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа без мертвой зоны (воронки) приведена на фиг. 4.
Обеспечение приема данных АЗН-В от летательных аппаратов с сокращенной до минимума мертвой зоной (воронкой) повышает качество и точность наблюдения за летательными аппаратами, что обеспечивает повышение целостности приема данных, эффективности управления воздушным движением и его безопасность.
Источники информации
1. Патент CN 204464436 U «Ads-b receiver antenna devices», Дата публикации 8 июля 2015.
2. «Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые информационные технологии в авиации»: Учебное пособие / Р.М. Ахмедов, А.А. Бибутов, А.В. Васильев и др.; под ред. С.Г. Пятко и А.И. Красова. СПб.: Политехника, 2004. - с. 191-203.
3. EUROCAE ED-129 «Technical specification for а 1090 MHz extended squitter ADS-B ground station».
4. Наземная станция АЗН-В 1090 ES HC-1 Формуляр РШПИ.461515.001-03 ФО.
5. Наземная станция АЗН-В 1090 ES НС-1 Технические условия РШПИ.461515.001-03 ТУ.
6. Ботов, М.И. Основы теории радиолокационных систем и комплексов: учеб. / М.И. Ботов, В.А. Вяхирев; под общ. ред. М.И. Ботова. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013.

Claims (1)

  1. Антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа, состоящее из нескольких секторных антенн для приема сигналов автоматического зависимого наблюдения вещательного типа, образующих в азимутальной плоскости диаграмму направленности 360°, и двух антенн для приема сигналов глобальной навигационной спутниковой системы, отличающееся тем, что вводится дополнительная секторная антенна, имеющая ширину диаграммы направленности в угломестной плоскости не менее 90° в направлении, перпендикулярном к поверхности Земли, и расположенная так, чтобы обеспечить перекрытие своей диаграммой направленности мертвую зону (воронку) нескольких секторных антенн для приема сигналов автоматического зависимого наблюдения вещательного типа, образующих в азимутальной плоскости диаграмму направленности 360°.
RU2017141557A 2017-11-28 2017-11-28 Антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа RU2677823C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141557A RU2677823C1 (ru) 2017-11-28 2017-11-28 Антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141557A RU2677823C1 (ru) 2017-11-28 2017-11-28 Антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677823C1 true RU2677823C1 (ru) 2019-01-21

Family

ID=65085032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141557A RU2677823C1 (ru) 2017-11-28 2017-11-28 Антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677823C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255991B1 (en) * 2000-01-19 2001-07-03 Trw Inc. Low cost angle of arrival measurement system
RU2440586C2 (ru) * 2010-03-16 2012-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Высокочастотная многоканальная гидроакустическая антенна
RU147511U1 (ru) * 2013-08-15 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Азимут" Приемное устройство автоматического зависимого вещательного наблюдения ads-b
RU2539039C1 (ru) * 2013-06-27 2015-01-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Способ подготовки взлетно-посадочной полосы летного бассейна гидроаэродрома для выполнения взлета и приводнения гидросамолета
US9759807B2 (en) * 2013-10-25 2017-09-12 Texas Instruments Incorporated Techniques for angle resolution in radar

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255991B1 (en) * 2000-01-19 2001-07-03 Trw Inc. Low cost angle of arrival measurement system
RU2440586C2 (ru) * 2010-03-16 2012-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Высокочастотная многоканальная гидроакустическая антенна
RU2539039C1 (ru) * 2013-06-27 2015-01-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Способ подготовки взлетно-посадочной полосы летного бассейна гидроаэродрома для выполнения взлета и приводнения гидросамолета
RU147511U1 (ru) * 2013-08-15 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Азимут" Приемное устройство автоматического зависимого вещательного наблюдения ads-b
US9759807B2 (en) * 2013-10-25 2017-09-12 Texas Instruments Incorporated Techniques for angle resolution in radar

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Статья: Внедрение технологии автоматического зависимого наблюдения в системы контроля воздушного пространства", Ж. Новые технологии, 2012. *
Учебное пособие: "Радиотехническое обеспечение полетов воздушных судов и авиационная электросвязь". Часть 2, 2016.- 124 с. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8570211B1 (en) Aircraft bird strike avoidance method and apparatus
EP3602118B1 (en) Global integrity check system and associated method
US4319243A (en) Airport-surveillance system
US5198823A (en) Passive secondary surveillance radar using signals of remote SSR and multiple antennas switched in synchronism with rotation of SSR beam
US8576112B2 (en) Broadband multifunction airborne radar device with a wide angular coverage for detection and tracking, notably for a sense-and-avoid function
US7755532B2 (en) Methods and apparatus for assignment and maintenance of unique aircraft addresses for TIS-B services
US4429312A (en) Independent landing monitoring system
EP3323209B1 (en) Low earth orbit satellite for air traffic control
Delovski et al. ADS-B over Satellite The world’s first ADS-B receiver in Space
EP2165212A2 (en) Methods and apparatus for using interferometry to prevent spoofing of ads-b targets
CN101960502A (zh) 用于飞行器的飞行安全和/或空中交通控制的装置和方法
Bezousek et al. Radar technology in the Czech Republic
CN104537896A (zh) 一种全静默的空域监视与避让系统及空域监视与避让方法
CN107229035B (zh) 能够检测高仰角处目标的二次雷达
CN111638509A (zh) 基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置及其探测方法
Otsuyama et al. Performance evaluation of passive secondary surveillance radar for small aircraft surveillance
Samczynski et al. Passive radar as a part of critical infrastructure protection system
Millet et al. Passive radar air surveillance: last results with multi-receiver systems
RU2677823C1 (ru) Антенное устройство наземной станции автоматического зависимого наблюдения вещательного типа
US2572043A (en) Blind landing system
Jędrzejewski et al. A concept of a multiband passive radar system for air traffic control on general aviation airfields
Arpaio An innovative perspective on ADS-B
Shejbal et al. Active antenna array concepts for precision approach radar
Judice et al. Current Advancements in Radar Communication and its Future Research Directions
US20240013663A1 (en) Radio frequency interference database for vehicle navigation planning