[實用新型]一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220371106.9
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN202696596U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王杰
• 申請（專利權(quán)）人: 四川九洲空管科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;G08G5/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及空中交通管制領(lǐng)域，尤其涉及一種ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計系統(tǒng)。

背景技術(shù)

ACAS（Airborne?Collision?Avoidance?System）稱為機(jī)載防撞系統(tǒng)，TCAS（Traffic?Alert?and?Collision?Avoidance?System）稱為空中交通告警和防撞系統(tǒng)，前者名稱是由歐洲航行安全局（EUROCONTROL）定義,后者由美國聯(lián)邦航空局（FAA）定義，兩種名稱的系統(tǒng)含義、組成和功能都是一致的。

ACAS基于航管二次雷達(dá)的工作原理，由ACAS的詢問發(fā)射機(jī)對空中目標(biāo)飛機(jī)進(jìn)行前、后、左、右四個區(qū)域進(jìn)行掃描詢問，附近裝有應(yīng)答機(jī)（S模式/ATCRBS應(yīng)答機(jī)）的飛機(jī)（目標(biāo)機(jī)），就會做出應(yīng)答。ACAS接收應(yīng)答信號后，便可以計算出相對距離、高度、方位、遭遇時間和升降速度，當(dāng)出現(xiàn)潛在沖突時，向駕駛員提供警告信息和處置建議，從而避免與空域其他飛機(jī)相撞危險的發(fā)生。

應(yīng)答機(jī)（Transponder：XPDR）是一種空中交通管制二次雷達(dá)系統(tǒng)接收發(fā)射設(shè)備，它可以對模式A、C和模式S的詢問進(jìn)行應(yīng)答。XPDR根據(jù)收到的地面雷達(dá)或空中飛機(jī)詢問信息類型進(jìn)行應(yīng)答一組確認(rèn)信息。從XPDR獲得的應(yīng)答信息可以在空中交通管制系統(tǒng)中顯示相應(yīng)飛機(jī)的身份（代碼）、高度、位置信息。XPDR的S模式數(shù)據(jù)鏈可以用于兩架裝備ACAS飛機(jī)間進(jìn)行傳送ACAS相關(guān)信息。

ACAS工作頻率為發(fā)射1030MHZ，接收1090MHZ；XPDR工作頻率發(fā)射1090MHZ，接收1030MHZ。傳統(tǒng)機(jī)載ACAS和XPDR系統(tǒng)都有各自的射頻收發(fā)機(jī)和天線，因此，每架飛機(jī)可能安裝一組ACAS上、下定向天線和一組XPDR上、下全向天線，上天線安裝在飛機(jī)機(jī)身上面，下天線安裝在飛機(jī)機(jī)身下面，每個天線都需要各個獨立射頻電纜相連接，ACAS的兩個定向天線和XPDR的兩個全向天線為無源天線，即內(nèi)部無低頻信號。傳統(tǒng)機(jī)載ACAS和XPDR系統(tǒng)射頻組成及連接關(guān)系如圖1所示。ACAS上定向天線和下定向天線分別通過四根射頻電纜連接到ACAS射頻收發(fā)單元，它包含ACAS天線通道切換開關(guān)、ACAS發(fā)射機(jī)和ACAS接收機(jī)（其包含4個接收分機(jī)）。XPDR上全向天線和下全向天線分別通過兩根射頻電纜連接到XPDR射頻收發(fā)單元，它包含XPDR天線通道切換開關(guān)、XPDR發(fā)射機(jī)和XPDR接收機(jī)（其包含2個接收分機(jī)）。ACAS射頻收發(fā)單元與XPDR射頻收發(fā)單元之間通過閉鎖信號進(jìn)行連接，閉鎖信號使ACAS和XPDR收發(fā)單元在一定時間內(nèi)進(jìn)行互斥，即ACAS在發(fā)射時禁止XPDR接收與發(fā)射或XPDR發(fā)射時禁止ACAS接收與發(fā)射；同時，該信號還使ACAS、XPDR設(shè)備與飛機(jī)上同頻段設(shè)備進(jìn)行閉鎖。

傳統(tǒng)分離的ACAS和XPDR系統(tǒng)需要四個天線、各自的射頻電纜、發(fā)射機(jī)和天線通道切換開關(guān)，這種分離的射頻形式導(dǎo)致系統(tǒng)重量重、體積大、功耗高、成本高。隨著航空電子系統(tǒng)綜合模塊化（IMA）的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)分離的ACAS和XPDR系統(tǒng)缺點也越來越明顯，通過ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計系統(tǒng)不但可以大大改進(jìn)原缺點，而且還滿足航空電子系統(tǒng)綜合模塊化（IMA）的發(fā)展趨勢，并提高了ACAS和XPDR射頻的可靠性與穩(wěn)定性。

ACAS和XPDR射頻綜合化設(shè)計組成框圖如圖2所示，它共用一個天線通道切換開關(guān)連接ACAS接收機(jī)、ACAS/XPDR一體發(fā)射機(jī)和XPDR接收機(jī)到兩個定向天線。因為傳統(tǒng)機(jī)載ACAS和XPDR系統(tǒng)協(xié)同工作時，兩者發(fā)射都是主動且相互閉鎖，兩者僅是頻率和功率不同，因此一個單獨綜合設(shè)計發(fā)射機(jī)可以滿足兩者發(fā)射需求。由于ACAS和XPDR是實時接收工作，而且兩者接收頻率不同，為了滿足ACAS和XPDR接收的實時性要求，它們分別擁有獨自的接收機(jī)。

傳統(tǒng)ACAS發(fā)射和接收是定向的，XPDR發(fā)射和接收是全向的。在綜合化設(shè)計中，ACAS和XPDR共用定向天線，可以實現(xiàn)天線口徑統(tǒng)一，ACAS發(fā)射和接收特性與傳統(tǒng)系統(tǒng)相同；對于XPDR系統(tǒng)，需要由定向天線來滿足XPDR發(fā)射信號在空間的全向輻射要求，同時利用上下定向天線的四個通道定向接收實現(xiàn)XPDR接收；因傳統(tǒng)XPDR全向接收時，通過比較上下全向天線的兩個接收分機(jī)收到的全向信號的幅度強(qiáng)度來判斷是接收信號是來自上天線或下天線為主，然后根據(jù)接收到的信息進(jìn)行對應(yīng)上或下天線的應(yīng)答；對XPDR通過上下兩個定向天線多個通道接收到定向信號而言，同樣可以通過比較接收分機(jī)從多個通道接收的信號的幅度強(qiáng)度來判斷上天線或下天線后選擇對應(yīng)天線進(jìn)行應(yīng)答，因此，XPDR的定向接收與全向接收等效。

實用新型內(nèi)容