一种导航设备在线监测系统及方法_2

文档序号:9706280阅读:来源:国知局
2)中央控制器根据监测场景配置,产生天线位置序列、对射频采集和处理模块进行参数设置的信息以及控制信号分析模块选择待分析信号特征参数的信息;
[0020](3)GPS天线接收的卫星信号经天线控制模块传输到射频采集和处理模块,获取GPS天线的当前位置信息,并将该当前位置信息传输给中央控制器;
[0021](4)中央控制器根据当前位置信息与天线位置序列进行比较,产生天线升降控制量,天线控制模块根据控制量驱动GPS天线到达指定位置;
[0022](5)GPS天线到达指定位置后,天线控制模块将测试天线捕获的仪表着陆系统ILS/全向信标V0R空间信号输入到射频采集和处理模块;
[0023](6)射频采集和处理模块对接收的信号进行滤波、解调和计算,获得相关参数数据,并将相关参数数据输入到信号分析模块;
[0024](7)信号分析模块根据待分析信号特征参数的配置,对相应的参数进行分析,将分析结果输出给中央控制器;
[0025](8)中央控制器完成相关结果的图形化显示。
[0026]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0027](1)基于GPS定位和车载移动的测量技术
[0028]在传统导航设备测量中,由于采用人工定点测试的方式,效率不高,同时导航设备中,航向台和下滑台主要是通过信号的波形对称性来进行导航的,测量位置是准确计算和分析导航设备发射信号非常重要的参数。在本发明中采用基于高精度GPS定位技术和车载移动技术,可以确定航道的精确位置测量点,实现航道连续测量,解决了由于不连续测量需要进行插值的问题,通过航道点空间信号特征测量更精确地反映导航设备状态。
[0029](2)同一信道的航迹信号与余隙信号分离
[0030]采用常规仪器对仪表着陆系统的测试主要是能过频率或通道的设置,分别测试不同频率信号,本发明中由于采用了后端的数字滤波和解调,通过单一天线和通道,实时对仪表着陆系统下滑或航向的航迹信号与余隙信号进行信号分离,避免了多信道接收造成的测量误差。
[0031](3)高速采样的航迹结构与覆盖分析技术
[0032]当前仪表着陆系统航向信标航迹结构与覆盖的测量采用通用的测试仪器很难对结构和覆盖进行测量,主要的方法还是通过校验飞行,在飞行过程中对导航设备发射的信号进行采集和分析来进行测量的,本发明的监测系统采用高速采样(一个采样点达到100次以上的采样频率)处理实现航迹结构和覆盖动态测量分析,更精确描述其空间信号动态特征,便于后续处理使用更加精细的信号分析方法,对发射系统进行预防性和纠正性维护;特别是用于比对测试时,可以对导航设备信号的变化进行精确的分析与故障预测。
【附图说明】
[0033]图1为本发明导航设备在线监测系统的组成结构图。
[0034]图2为本发明导航设备在线监测系统的示意图。
[0035]图3为本发明导航设备在线监测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0036]根据仪表着陆系统下滑信标、航向信标和全向信标的工作原理,结合国际民航组织ICAO D0C8071确定的导航设备地面测试要求和民航局空管局发布的《民航空管通信导航监视设备巡检大修管理规定》,导航在线监测系统主要完成以下指标:
[0037]---航向台航迹结构;
[0038]航向台覆盖;
[0039]航向台线性覆盖;
[0040]—下滑台覆盖;
[0041 ]---下滑台端射横向结构;
[0042]---指点频率及编码;
[0043]—全向信标台的信号测量。
[0044]下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0045]如图1所示,本发明的一种导航设备在线监测系统,包括测试天线、GPS天线、天线控制模块、射频采集和处理模块、信号分析模块和中央控制器;测试天线用于获取仪表着陆系统ILS/全向信标VOR空间信号;GPS天线用于接收卫星信号;中央控制器根据监测场景配置,产生天线位置序列;中央控制器对射频采集和处理模块进行参数设置,控制射频采集和处理模块接收指定频段的信号,并进行信号调理处理;中央控制器控制信号分析模块选择待分析信号特征参数;GPS天线接收的卫星信号经天线控制模块传输到射频采集和处理模块,获取GPS天线的当前位置信息,并将该当前位置信息传输给中央控制器,中央控制器根据当前位置信息与天线位置序列进行比较,产生天线升降控制量,天线控制模块根据天线升降控制量驱动GPS天线到达指定位置;在GPS天线到达指定位置时将测试天线捕获的仪表着陆系统ILS/全向信标VOR空间信号传输到射频采集和处理模块;射频采集和处理模块对接收的信号进行滤波、解调和计算,获得相关参数数据,并将相关参数数据传输给信号分析模块;信号分析模块对接收的数据进行分析,并将分析结果传输给中央控制器进行图形化显不ο
[0046]射频采集和处理模块包括航向信号处理子模块、下滑信号处理子模块、指点信号处理子模块、全向信标信号处理子模块、卫星信号处理子模块。
[0047]航向信号处理子模块进行航向信号滤波、解调、计算处理,得到信号强度、90/150Hz信号的幅度和相位、航道/余隙信号的调制度差DDM(DifferenCe in Depth ofModulat1n)值与调制度和SDM(Sum of the Depths of Modulat1n)值、莫尔斯识别码参数;下滑信号处理子模块进行下滑信号滤波、解调、计算处理,得到信号强度、90/150HZ信号的幅度和相位、航道/余隙信号的频率偏移、DDM值和SDM值参数;指点信号处理子模块进行指点信号滤波、解调、计算处理,得到信号强度、400/1300/3000HZ信号的频率和调制度、莫尔斯识别码参数;全向信标信号处理子模块进行全向信标信号滤波、解调、计算处理,得到信号强度、30/9960HZ信号的频率和调制度、方位角、9960Hz信号的调幅失真度、莫尔斯识别码参数;卫星信号处理子模块对GPS天线接收的卫星信号进行处理,获取GPS天线的当前位置信息。
[0048]信号分析模块包括航道结构分析子模块、航向台覆盖分析子模块、下滑台覆盖分析子模块、下滑台端射横向结构分析子模块、指点信标信号参数分析子模块、全向信标信号参数分析子模块。
[0049]航道结构分析子模块根据DDM值或SDM值与航向信标台的距离绘制航道结构,分析航道结构是否满足相关标准;航向台覆盖分析子模块根据信号场强和与航向信标台的距离绘制航向台覆盖,分析航向台覆盖是否满足相关标准;下滑台覆盖分析子模块根据信号场强和与下滑信标台的距离绘制下滑台覆盖,分析下滑台覆盖是否满足相关标准;下滑台端射横向结构分析子模块根据DDM值或SDM值和与下滑信标台的距离绘制下滑台端射横向结构,分析下滑台端射横向结构是否满足相关标准;指点信标信号参数分析子模块根据信号场强和距离绘制指点信标覆盖,分析指点信标台信号覆盖是否满足相关标准;全向信标信号参数分析子模块根据信号场强和距离绘制全向信标信号覆盖,根据基准相位信号和可变相位信号的相位差绘制方位角图,分析全向信标信号覆盖、方位误差是否满足相关标准。相关标准例如:GB6364-2013、MH/T4006.1-1998、MH/T4006.2-1998、MH2003-2000。
[0050]测试天线采用偶极子天线。
[0051 ]测试天线采用水平极化方式。
[0052]目前,导航设备在线测量中,通常使用人工逐点选择测量点,或者使用车辆沿固定线路运行,结合人工控制测量天线的方式。由于ILS系统采用空间信号合成方式,距离与高度具有很强的相关性,这种方式难以实现航道结构的信号特征准确测量。随着GPS测量理论与设备的不断发展,使得GPS测量技术日趋成熟,为工程测量提供了崭新的技术手段和方法。GPS定位已发展到动态、高速度、高效率一次性确定三维坐标。GPS定位技术为工程测量提供了崭新的技术手段和方法,将其应用到测试点自动快速定位中,有助于连续确定测试的三维位置,同时控制距离和高度,精确获得航道上连续点的空间信号特征;同时利用其授时特征,可以标记每个测量数据。
[0053]由于测试点距导航台的水平位置与高度密切关联,并且测量点的连续性影响航道空间信号沿距离变化特征的精确性,如图2所示,本发明采用车载移动平台和GPS,能够保证监测系统精确捕获航道上的空间信号,获得被测航道空间信号精确描述,从而为分析导航设备状态提供基础。采用FPGA实现射频采集和处理模块的功能,在计算机上利用LabVIEW开发相应的软件实现对信号进行分析的功能。由于ILS载波工作频段涉及108-112MHZ、320-340MHz、75MHz,信号频率涉及90/150Hz、400/1300/3000Hz;V0R载波工作频段涉及108-118MHz,信号频率涉及30Hz;每个频段又分别划分了不同的频率对,因此本发明监测系统采用高速采样技术,测量
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