[發明專利]一種小型TCAS系統

無效

• 申請號: 200910023484.0
• 申請日: 2009-08-03
• 公開（公告）號: CN101989383A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 史忠科;陳小鋒
• 申請（專利權）人: 西安費斯達自動化工程有限公司
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種小型的機載防撞系統，屬于空中交通管理和空中交通安全領域。

背景技術

飛機上的防撞系統，美國航空體系稱為空中交通預警和防撞系統(以下簡稱TCAS)，歐洲航空體系稱為機載防撞系統，兩者的含義、功能是一致的，而且組成也基本相似，因此本發明申請說明書以TCAS為技術背景進行描述。

經過多年的發展，TCAS系統已發展出多種型號，如：TCAS?I、TCAS?II、TCAS?III、TCAS?IV。其中TCAS?II目前應用最為廣泛，其他更高版本型號體系結構以TCAS?II為基礎，只是在功能上略有差別。

以文獻：Rockwell?Collins.TCAS-4000：Traffic?Alert?and?Collision?Avoidance?system[R].Installation?Manual，May?25，2005.所公開的系統為代表的TCAS?II防撞系統是目前應用最為廣泛的機載防撞系統，其軟件版本已升級至7.0。該TCAS系統要完成防撞功能，必須要和飛機上的S模式應答機配合使用，因此，該系統實際上是由TCAS模塊和應答機模塊兩部分組成，其詳細的內部結構如附圖1所示，其中，TCAS模塊中的天線包含一個全向天線和一個定向天線，S模式應答機模塊中包含兩個全向天線。

現以本機識別對方飛機為例，說明該項現有機載防撞系統的工作過程，圖2是該系統的一個應用實例，其工作過程如下：本機S模式應答機1以大約每秒一次的頻率發送斷續振蕩信號，即“全呼叫信號”，相互報告本機的代號；當對方飛機的TCAS2接收到這種斷續信號后，根據相應飛機的代號以點名的方式發送1030MHz的監視詢問信號；S模式應答機1接收到TCAS2發送的詢問信號后，由本機TCAS1通過總線將包含高度、方位等信息的應答信息傳輸至S模式應答機1，并由S模式應答機1以1090MHz發射出去；對方TCAS2接收應答信息，并做出相應決策。TCAS1和S模式應答機2的工作原理完全相同。這樣，通過相互的詢問和回答，來跟蹤和測定S模式目標可能發生的威脅。

通過對現有防撞系統進行深入分析，其存在的主要問題在于：防撞功能的實現必須依賴于TCAS模塊和S模式應答機配合使用，然而兩套系統結構非常相似，卻分成兩個不同的設備，這必然造成防撞系統體積和重量相對龐大，因此不適合安裝在內部空間有限的小型飛機上，如軍機和無人駕駛飛機等。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明設計了一種小型的機載防撞系統，該系統將TCAS和S模式應答機的429總線合并，接收天線統一，發射分別控制，通過采用先進的大規模數字集成電路技術，將現有技術中的TCAS和S模式應答機功能完全一體化，可以有效的減少機載防撞設備的重量和體積，便于應用到各類軍、民用飛機，特別是內部空間十分有限的小型飛機如特種無人駕駛飛機等。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：

1)采用一片主處理器和一片FPGA，將TCAS控制器與S模式應答機控制器一體化；

2)將TCAS收發電路編解碼部分與S模式應答機收發電路編解碼部分一體化；

3)采用硬件整形、邏輯電路形態自動識別實現硬件直接解碼；

4)設計了收發冗余、故障自診斷及軟硬件抗干擾措施，確保系統性能的穩定性和可靠性。

系統還包括：

①選用了超大規模FPGA等實現硬件直接編碼、解碼、自動整形、收發功能，改變了現有TCAS依賴軟件編碼、解碼的方式，提高了速度和可靠性；

②對于系統中無關的干擾信號，采用軟、硬件協同的方法來剔除；

③對于系統中有用信號相互之間的干擾，通過為雙方建立通信協議的方法，采用軟件控制的方法消除。

本發明相比于現有技術的優點在于：本發明在具備現有技術全部功能的情況下，將原有2個設備合成1個，體積和重量大大減小，約為現有技術設備體積和重量的1/3。

附圖說明

附圖1是現有防撞系統結構框圖；

附圖2是現有防撞系統的應用實例；

附圖3是本發明系統結構框圖；

附圖4是本發明FPGA單元結構電路框圖；

附圖5是本發明本地震蕩信號產生電路框圖；

附圖6是本發明無線電路選擇模塊結構框圖；

附圖7是本發明控制器部分的結構框圖；

附圖8是本發明的系統信號流圖。

具體實施方式