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基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统

阅读：835发布：2020-05-08

专利汇可以提供基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统，包含接收信号选择开关网络、四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机和接收通道实时动态分配策略模块，接收通道实时动态分配策略模块控制接收信号选择开关网络接收4路1090MHz或2路1090MHz、2路1030MHz的射频信号；控制四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机完成4路1090MHz或2路1090MHz、2路1030MHz的射频信号的变频处理。本发明仅需四路接收通道即可实现对天线端口接收到的8路1090MHz空管应答信号和2路1030MHz空管询问信号的实时接收处理，支撑机载防撞系统的小型化。，下面是基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统，包含接收信号选择开关网络、四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机、以及接收通道实时动态分配策略模块，其特征在于：
所述接收通道实时动态分配策略模块向接收信号选择开关网络输出开关切换信号控制接收信号选择开关网络从L波段四单元定向上天线、L波段四单元定向下天线、L波段全向上天线、L波段全向下天线输出的10路射频信号中选择4路1090MHz空管应答信号或2路
1090MHz空管应答信号、2路1030MHz空管询问信号输入四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机；向四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机输出本振频率控制信号控制四通道1030MHz/
1090MHz多模式接收机完成4路1090MHz空管应答信号或2路1090MHz空管应答信号、2路
1030MHz空管询问信号的变频处理。
2.根据权利要求1所述一种基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统，其特征在于接收信号选择开关网络包含二个第一射频开关、二个第二射频开关、二个第三射频开关；
二个第一射频开关的输入端均分别连接1个L波段四单元定向上天线、1个L波段四单元定向下天线，输出端连接四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机；
二个第二射频开关的输入端均分别连接1个L波段四单元定向上天线、1个L波段四单元定向下天线，输出端连接第三射频开关的输入端；
其中一个第三射频开关的输入端还连接L波段全向上天线，另一个第三射频开关的输入端还连接L波段全向下天线，二个第三射频开关输出端连接四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机；
所述开关切换信号包含1090MHz上下天线选择开关信号和1090MHz/1030MHz接收切换开关信号；
1090MHz上下天线选择开关信号控制第一射频开关、第二射频开关选择接收L波段四单元定向上天线输出的1090MHz空管应答信号或接收L波段四单元定向下天线输出的1090MHz空管应答信号；
所述1090MHz/1030MHz接收切换开关信号控制第三射频开关选择接收第二射频开关的输出或接收L波段全向天线输出的1030MHz空管询问信号。
3.根据权利要求1所述一种基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统，其特征在于四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机包含二条1090MHz固定接收支路、二路1030MHz/
1090MHz动态接收支路、第一频率源和第二频率源；
所述1090MHz固定接收支路、1030MHz/1090MHz动态接收支路均包含依次连接的L波段宽带滤波器，L波段低噪声放大器、L波段混频器、中频滤波器、中频对数放大器；
所述第一频率源包含第一锁相环和一分二功分器，第一锁相环根据本振频率控制信号的控制通过一分二功分器向二条1090MHz固定接收支路中的L波段混频器输出固定频率信号；
所述第二频率源包含第二锁相环和一分二功分器，第二锁相环根据本振频率控制信号的控制通过一分二功分器向二条1030MHz/1090MHz动态接收支路中的L波段混频器输出与第一锁相环的频点相同的信号，或者输出与第一锁相环的频点相差60MHz的信号。
4.根据权利要求1所述一种基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统，其特征在于开关切换信号与本振频率控制信号控制过程如下：
步骤1：通过开关切换信号为四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机提供两路1030MHz空管询问信号、两路1090MHz空管应答信号，通过本振频率控制信号控制四通道1030MHz/
1090MHz多模式接收机的二路1090MHz固定接收支路接收处理1090MHz空管应答信号，二路
1030MHz/1090MHz动态接收支路接收处理1030MHz空管询问信号；
步骤2：等待1090MHz空管应答信号处理过程中的前导码锁定信号，当接收到前导锁定信号时，表明接收到1090MHz空管应答信号，此时，通过开关切换信号为四通道1030MHz/
1090MHz多模式接收机提供四路1090MHz空管应答信号，通过本振频率控制信号控制四通道
1030MHz/1090MHz多模式接收机的所有接收支路均接收处理1090MHz空管应答信号；
步骤3：等待1090MHz空管应答信号处理过程中的测向结束信号，当接收到结束信号时，表明已完成对接收到的1090MHz空管应答信号的四单元测向，此时，开关切换信号与本振频率控制信号回到步骤1的状态。

说明书全文

基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统

技术领域

[0001] 本发明属于机载防撞技术领域，特别涉及基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统。

背景技术

[0002] 目前，飞机空中防相撞是通过地面空管监视设备掌握飞行动态，依靠空中交通管制系统调配飞行冲突，为了避免空中相撞，有人飞机普遍还装有机载防撞系统(TCAS)。该系统可通过Mode A/C/S等空管数据链，在载机与其运行空域内的合作飞机间建立空空监视跟踪链路，实时计算载机与它机间的相对位置，评估冲突风险，并在可能产生碰撞的场景提供与对方协同的规避机动建议。同时，通过Mode A/C/S等空管数据链，该产品也可在载机与地面间建立地空监视跟踪链路，满足空中交通管制单位对载机的实时监管需求。

[0003] 为实现上述功能，TCAS系统需同时具备空管询问信号、空管应答信号的接收处理能力。其中，空管应答信号的接收处理是指对L波段四单元定向上天线和L波段四单元定向下天线接收到的八路空域它机1090MHz射频信号同时进行开关选择、滤波、下变频、对数放大等处理，为后端数字处理模块提供空域它机空管应答信号的四路幅度信息与四路相参的相位信息，支撑其开展对空域它机空管应答信号的解调、解码、测距、鉴相等数字处理过程；空管询问信号的接收处理是指对L波段全向上天线和L波段全向下天线接收到的两路空域它机1030MHz射频信号同时进行滤波、下变频、对数放大等处理，为后端数字处理模块提供空域它机空管询问信号的两路幅度信息与两路相位信息，支撑其开展对空域它机空管询问信号的解调、解码等数字处理过程。

发明内容

[0004] 本发明的发明目的在于提出一种基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统，利用受控通道选择开关配合宽带滤波器加受控可变本振的架构，通过数字端基于对空管应答信息、空管询问信息接收处理反馈的通道选择开关切换信号、本振切换信号，实时控制各接收通道接入的射频信号来源，以及各接收通道的接收处理频段，实现仅需四路接收通道即可实现对天线端口接收到的8路1090MHz空管应答信号和2路1030MHz空管询问信号的实时接收处理，从而实现机载防撞系统应答机与收发主机的硬件融合，支撑机载防撞系统的小型化。

[0005] 本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

[0006] 一种基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统，包含接收信号选择开关网络、四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机、以及接收通道实时动态分配策略模块；

[0007] 接收通道实时动态分配策略模块向接收信号选择开关网络输出开关切换信号控制接收信号选择开关网络从L波段四单元定向上天线、L波段四单元定向下天线、L波段全向上天线、L波段全向下天线输出的10路射频信号中选择4路1090MHz空管应答信号或2路1090MHz空管应答信号、2路1030MHz空管询问信号输入四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机；向四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机输出本振频率控制信号控制四通道1030MHz/
1090MHz多模式接收机完成4路1090MHz空管应答信号或2路1090MHz空管应答信号、2路
1030MHz空管询问信号的变频处理。

[0008] 优选地，接收信号选择开关网络包含二个第一射频开关、二个第二射频开关、二个第三射频开关；

[0009] 二个第一射频开关的输入端均分别连接1个L波段四单元定向上天线、1个L波段四单元定向下天线，输出端连接四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机；

[0010] 二个第二射频开关的输入端均分别连接1个L波段四单元定向上天线、1个L波段四单元定向下天线，输出端连接第三射频开关的输入端；

[0011] 其中一个第三射频开关的输入端还连接L波段全向上天线，另一个第三射频开关的输入端还连接L波段全向下天线，二个第三射频开关输出端连接四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机；

[0012] 开关切换信号包含1090MHz上下天线选择开关信号和1090MHz/1030MHz接收切换开关信号；

[0013] 1090MHz上下天线选择开关信号控制第一射频开关、第二射频开关选择接收L波段四单元定向上天线输出的1090MHz空管应答信号或接收L波段四单元定向下天线输出的1090MHz空管应答信号；

[0014] 1090MHz/1030MHz接收切换开关信号控制第三射频开关选择接收第二射频开关的输出或接收L波段全向天线输出的1030MHz空管询问信号。

[0015] 优选地，四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机包含二条1090MHz固定接收支路、二路1030MHz/1090MHz动态接收支路、第一频率源和第二频率源；

[0016] 1090MHz固定接收支路、1030MHz/1090MHz动态接收支路均包含依次连接的L波段宽带滤波器，L波段低噪声放大器、L波段混频器、中频滤波器、中频对数放大器；

[0017] 第一频率源包含第一锁相环和一分二功分器，第一锁相环根据本振频率控制信号的控制通过一分二功分器向二条1090MHz固定接收支路中的L波段混频器输出固定频率信号；

[0018] 第二频率源包含第二锁相环和一分二功分器，第二锁相环根据本振频率控制信号的控制通过一分二功分器向二条1030MHz/1090MHz动态接收支路中的L波段混频器输出与第一锁相环的频点相同的信号，或者输出与第一锁相环的频点相差60MHz的信号。

[0019] 优选地，开关切换信号与本振频率控制信号控制过程如下：

[0020] 步骤1：通过开关切换信号为四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机提供两路1030MHz空管询问信号、两路1090MHz空管应答信号，通过本振频率控制信号控制四通道
1030MHz/1090MHz多模式接收机的二路1090MHz固定接收支路接收处理1090MHz空管应答信号，二路1030MHz/1090MHz动态接收支路接收处理1030MHz空管询问信号。

[0021] 步骤2：等待1090MHz空管应答信号处理过程中的前导码锁定信号，当接收到前导锁定信号时，表明接收到1090MHz空管应答信号，此时，通过开关切换信号为四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机提供四路1090MHz空管应答信号，通过本振频率控制信号控制四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机的所有接收支路均接收处理1090MHz空管应答信号；

[0022] 步骤3：等待1090MHz空管应答信号处理过程中的测向结束信号，当接收到结束信号时，表明已完成对接收到的1090MHz空管应答信号的四单元测向，此时，开关切换信号与本振频率控制信号回到步骤1的状态。

[0023] 有益效果：

[0024] 通过宽带滤波器加受控可变本振，在单路接收通道布局不变的条件下，即可实现1090MHz空管应答信号的接收处理，1030MHz空管询问信号的接收处理；通过时分复用，将接收通道数由10路减少为4路，使得硬件体积减少、功耗降价、成本减少；通过对4路接收通道的实时动态分配，使得在接收通道数量减少的条件下，仍可同时满足监视距离、监视容量、测向精度等性能需求对1090MHz接收通道数量、占用时间的要求，以及应答率等性能要求对
1030MHz接收通道占用时间的要求。
附图说明

[0025] 图1是基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统的框图示意图；

[0026] 图2是接收信号选择开关网络的框图示意图；

[0027] 图3是四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机的框图示意图。

具体实施方式

[0028] 为了更好地理解本发明，下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

[0029] 如图1所示，基于时分复用的机载防撞系统接收通道融合系统由接收信号选择开关网络、四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机、以及接收通道实时动态分配策略组成。其中，接收通道实时动态分配策略可与后端空管应答信息、空管询问信息的数字信号处理过程融合，在数字处理模块的FPGA中实现。

[0030] 接收信号选择开关网络包含二个第一射频开关、二个第二射频开关、二个第频三射开关；第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关L波段单刀双掷射频开关。二个第一射频开关的输入端均分别连接1个L波段四单元定向上天线、1个L波段四单元定向下天线，输出端连接四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机。二个第二射频开关的输入端均分别连接1个L波段四单元定向上天线、1个L波段四单元定向下天线，输出端连接第三射频开关的输入端。其中一个第三射频开关的输入端还连接L波段全向上天线，另一个第三射频开关的输入端还连接L波段全向下天线，二个第三射频开关输出端连接四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机。

[0031] 开关切换信号包含1090MHz上下天线选择开关信号和1090MHz/1030MHz接收切换开关信号，1090MHz上下天线选择开关信号控制第一射频开关、第二射频开关，1090MHz/1030MHz接收切换开关信号控制第三射频开关，控制程序如下：

[0032] (1)空管应答信号上下天线选择。1090MHz上下天线选择开关信号控制第一射频开关、第二射频开关在L波段四单元定向上天线、L波段四单元定向下天线之间切换，1090MHz/1030MHz接收切换开关信号控制第三射频开关接收第三射频的输出，第一射频开关、第三射频开关输出4路1090MHz空管应答信号送至四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机进行接收处理。

[0033] (2)空管询问信号接收选择。1090MHz上下天线选择开关信号控制第一射频开关在L波段四单元定向上天线、L波段四单元定向下天线之间切换，1090MHz/1030MHz接收切换开关信号控制第三射频开关接收L波段全向天线的输出，第一射频开关输出的2路1090MHz空管应答信号和第三射频开关输出的2路1030MHz空管询问信号送至四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机进行接收处理。

[0034] 如图3所示，四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机包含二条1090MHz固定接收支路、二路1030MHz/1090MHz动态接收支路、第一频率源和第二频率源。1090MHz固定接收支路、1030MHz/1090MHz动态接收支路均包含依次连接的L波段宽带滤波器，L波段低噪声放大器、L波段混频器、中频滤波器、中频对数放大器。第一频率源包含第一锁相环和一分二功分器，第一锁相环根据本振频率控制信号的控制通过一分二功分器向二条1090MHz固定接收支路中的L波段混频器输出固定频率信号。第二频率源包含第二锁相环和一分二功分器，第二锁相环根据本振频率控制信号的控制通过一分二功分器向二条1030MHz/1090MHz动态接收支路中的L波段混频器输出与第一锁相环的频点相同的信号，或者输出与第一锁相环的频点相差60MHz的信号。

[0035] 接收处理步骤如下：

[0036] 步骤1：将接收到的4路射频信号同时进行滤波与低噪声放大处理。

[0037] 步骤2：对于两路1090MHz固定接收支路，接收通道实时动态分配策略控制第一锁相环输出固定频率信号，并通过一份二功分器为两路接收支路提供下变频本振。

[0038] 步骤3：对于两路1090MHz/1030MHz动态接收支路，当接收通道实时动态分配策略需要四路均为1090MHz接收支路时，控制第二锁相环输出与第一锁相相频点相同的信号，并通过一份二功分器为两路1090MHz/1030MHz动态接收支路提供下变频本振；当接收通道实时动态分配策略需要两路为1090MHz接收支路、两路为1030MHz接收支路时，控制第二锁相环输出与第一锁相环频点相差60MHz的信号，并通过一份二功分器为两路1090MHz/1030MHz动态接收支路提供下变频本振。

[0039] 步骤4：下变频后的四路中频信号同时进行滤波与对数放大处理。

[0040] 通过本发明所述的接收通道实时动态分配策略，可以在仅需开展1090MHz空管信号四单元测向算法时，完全占用所有四路接收支路，其余接收时间始终有两路用于接收作用空域中可能存在的它机1030MHz询问信号并及时对其做出应答，从而在满足监视范围性能指标的前提下，兼顾应答率的性能要求。各信号的控制步骤如下：

[0041] 1090MHz上下天线选择开关信号：

[0042] 步骤1：当系统处于监听状态时，需接收整个作用空域内所有可能存在的它机发射的1090MHz空管广播信号，此时控制上下天线接收每秒一次的周期性切换以覆盖载机上下空域。

[0043] 步骤2：当系统处于监视状态时，为增加接收信号的质量，控制采用与本机发射询问信号时同样的上天线或下天线接收空域它机返回的应答信号。

[0044] 1030MHz/1090MHz接收切换开关信号与本振频率控制信号配合使用：

[0045] 步骤1：通过1030MHz/1090MHz接收切换开关信号控制为后端提供两路1030MHz空管询问信号、两路1090MHz空管应答信号。通过本振频率控制信号控制四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机的二路1090MHz固定接收支路接收处理1090MHz空管应答信号，二路
1030MHz/1090MHz动态接收支路接收处理1030MHz空管询问信号。

[0046] 步骤2：等待1090MHz空管信号处理过程中的前导码锁定信号，当接收到锁定信号时，表明接收到1090MHz空管应答信号。此时，通过1030MHz/1090MHz接收切换开关信号控制为后端提供四路1090MHz空管应答信号，通过本振频率控制信号控制四通道1030MHz/1090MHz多模式接收机的所有接收支路均接收处理1090MHz空管应答信号。

[0047] 步骤3：等待1090MHz空管信号处理过程中的测向结束信号，当接收到结束信号时，表明信号处理算法已完成对接收到的1090MHz空管应答信号的四单元测向。此时，通过1030MHz/1090MHz接收切换开关信号、本振频率控制信号控制回到步骤1的状态。

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