本發(fā)明涉及一種無線高度測(cè)量系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)為固定于飛行器并提供該飛行器至一表面的距離。該系統(tǒng)能夠工作于包括兩個(gè)這樣的無線高度測(cè)量系統(tǒng)的雙無線高度測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：
無線高度測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于民用或軍事航空領(lǐng)域，通常指無線高度計(jì)。無線高度計(jì)是一種安裝于飛行器的儀器，其能夠提供所述飛行器相對(duì)于地面或其飛越的表面的高度。無線高度計(jì)特別使用于自動(dòng)飛行階段和關(guān)鍵飛行階段，例如，進(jìn)場(chǎng)、降落和起飛。由無線高度計(jì)提供的高度測(cè)量還可用于由飛行器上的計(jì)算機(jī)進(jìn)行的多種計(jì)算應(yīng)用，例如，該飛行器的相對(duì)于經(jīng)飛越地帶的預(yù)創(chuàng)建地圖的位置重校準(zhǔn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，已知不同類型的無線高度計(jì)，這些儀器的一般原理是通過測(cè)量所發(fā)射的信號(hào)和經(jīng)地面反射后所接收的信號(hào)的傳播時(shí)間來測(cè)量高度。特別地，已知根據(jù)頻率擺動(dòng)或斜率δF，使用通過包括斜坡的調(diào)制信號(hào)的調(diào)頻連續(xù)波的連續(xù)傳輸，其具有大體上線性的斜率，通常稱為調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)調(diào)制。在民用領(lǐng)域，使用的頻帶為4.2至4.4GHz。經(jīng)地面反射后，經(jīng)持續(xù)時(shí)間τ后，反射波作為回波被接收，持續(xù)時(shí)間τ取決于所述飛行器的高度，從而能夠計(jì)算該高度。為了確保關(guān)鍵飛行階段或自動(dòng)飛行階段中的安全性和適當(dāng)?shù)牟僮?，特別是用于客運(yùn)時(shí)，通常在飛行器中放置兩個(gè)無線高度計(jì)。放置兩個(gè)無線高度計(jì)可造成干擾。由一個(gè)無線高度計(jì)發(fā)射的無線波可被另一個(gè)無線高度計(jì)作為反射波接收。在測(cè)量飛行器的高度時(shí)，兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)之間的這種干擾將造成測(cè)量誤差。為降低這些干擾，現(xiàn)有技術(shù)中已知的一種方法包括根據(jù)距離推薦，例如標(biāo)準(zhǔn)ARINC707所推薦的距離來放置無線高度測(cè)量系統(tǒng)，以能夠確保發(fā)射波和反射波的完全分離。然而，在小型飛行器(例如，遙控飛機(jī))上難以遵守該推薦。而且，盡管遵照了該推薦，對(duì)于被飛越地帶的某些配置，仍然可能遇到干擾?？商娲?，已知現(xiàn)有技術(shù)中提供了使用固定斜率調(diào)制信號(hào)的無線高度計(jì)，但是斜坡的持續(xù)時(shí)間或斜坡的中心頻率被修改。這些不同的工作模式是預(yù)定義的，調(diào)制信號(hào)的配置必須在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行設(shè)置。因此，區(qū)別生產(chǎn)這樣的系統(tǒng)造成了額外的成本，從而這些系統(tǒng)能夠被用于雙裝置中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，能夠在具有兩個(gè)這樣的系統(tǒng)的裝置中提供可靠的無線高度測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)避免了用于這樣的系統(tǒng)的額外的生產(chǎn)成本。為此目的，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種無線高度測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠被固定于飛行器并提供該飛行器至一表面的距離，并能夠工作于包含兩個(gè)這樣的無線高度測(cè)量系統(tǒng)的雙無線高度測(cè)量裝置中，所述無線高度測(cè)量系統(tǒng)包括使用調(diào)制信號(hào)的調(diào)頻無線波發(fā)生器，所述調(diào)制信號(hào)包括取決于由至少一個(gè)參數(shù)定義的頻率擺動(dòng)的頻率變化斜坡。所述無線高度測(cè)量系統(tǒng)包括：用于獲取標(biāo)識(shí)符的裝置，所述標(biāo)識(shí)符能夠使所述無線高度測(cè)量系統(tǒng)區(qū)別于所述雙裝置中另一個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)；以及，用于根據(jù)所獲得的標(biāo)識(shí)符選擇所述至少一個(gè)參數(shù)的裝置，所述至少一個(gè)參數(shù)定義所述調(diào)制信號(hào)的頻率擺動(dòng)。有利地，本發(fā)明的無線高度測(cè)量系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)可配置的，正如頻率擺動(dòng)斜坡可依據(jù)所述系統(tǒng)在其啟動(dòng)時(shí)所獲取的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行配置。因此，可單獨(dú)使用該系統(tǒng)或者將其用于具有兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)的裝置，在該情況下，可確保工作安全性。對(duì)于具有兩個(gè)這樣的系統(tǒng)的裝置中的每個(gè)系統(tǒng)，沒有必要進(jìn)行區(qū)分生產(chǎn)。根據(jù)一個(gè)特別有利的實(shí)施例，所述頻率擺動(dòng)由預(yù)定的頻率變化值ΔF和相關(guān)的正/負(fù)變化方向來定義，所述參數(shù)定義所述變化方向。因此，當(dāng)兩個(gè)這樣的系統(tǒng)應(yīng)用于同一個(gè)飛行器上的裝置時(shí)，其中一個(gè)系統(tǒng)發(fā)射由帶有上升斜坡的信號(hào)調(diào)制的無線波，而另一個(gè)將發(fā)射由帶有下降斜坡的信號(hào)調(diào)制的無線波，從而可最小化所有場(chǎng)景下的潛在干擾。本發(fā)明的無線高度測(cè)量系統(tǒng)可具有以下一個(gè)或多個(gè)特征：所述標(biāo)識(shí)符為一數(shù)字，該數(shù)字具有兩個(gè)可能值中的一個(gè)值。該無線高度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)一步包括：用于接收無線波的裝置；用于對(duì)所發(fā)射的無線波和所接收的無線波進(jìn)行相減以形成差拍信號(hào)的裝置；以及，用于對(duì)所述差拍信號(hào)進(jìn)行濾波的裝置。所述濾波裝置能夠?qū)︻A(yù)定頻帶內(nèi)的所述差拍信號(hào)進(jìn)行濾波。所述用于獲取標(biāo)識(shí)符的裝置包括用于讀取操作員通過適當(dāng)?shù)慕缑孑斎氲臉?biāo)識(shí)符的裝置。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種包括兩個(gè)以上所描述的無線高度測(cè)量系統(tǒng)的無線高度測(cè)量裝置。附圖說明參照附圖，以下提供的說明以供參考且非限制性地示出了本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點(diǎn)。圖1示意性地示出了配備有具有兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)的裝置的飛行器；圖2示出了由FMCW型無線高度測(cè)量系統(tǒng)發(fā)射和接收的無線波以及提取的理論差拍信號(hào)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的由兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)發(fā)射的無線波；圖4示出了圖3的實(shí)施例中兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)之間的干擾；以及圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無線高度測(cè)量系統(tǒng)的概觀。具體實(shí)施方式以下特別描述本發(fā)明，其中無線高度測(cè)量系統(tǒng)為無線高度計(jì)，能夠提供自地面的距離測(cè)量或自飛行器(例如，飛機(jī)或直升機(jī))飛越的表面的距離測(cè)量。圖1示意性地使出了配備有無線高度測(cè)量裝置2的飛行器1，該無線高度測(cè)量裝置2包括兩個(gè)無線高度計(jì)3和4，每個(gè)高度計(jì)均能通過發(fā)射天線發(fā)射以O(shè)E表示的無線波或所發(fā)射的無線波陣列，每個(gè)被發(fā)射的無線波均例如根據(jù)信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制，該信號(hào)包括范圍在值Fmin和值Fmax之間的、取決于頻率擺動(dòng)△F＝abs(Fmax-Fmin)的頻率變化斜坡，如圖2中圖表示意性所示，其中，abs表示絕對(duì)值。無線波OE在地面反射并生成反射波OR。圖1還示出了可能發(fā)生的干擾現(xiàn)象：由無線高度計(jì)3發(fā)射的無線波O’E被反射并作為接收波O’R被無線高度計(jì)4接收，且作為反射波被無線高度計(jì)4響應(yīng)于由該無線高度計(jì)4發(fā)射的另一個(gè)無線波O”E進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生成測(cè)量誤差。在標(biāo)稱工作條件下，如圖2中所示，F(xiàn)MCW型無線高度計(jì)發(fā)射根據(jù)具有頻率擺動(dòng)ΔF的頻率斜坡進(jìn)行調(diào)制的無線波，在圖2的示例中，左邊的時(shí)頻圖中示出的頻率斜坡為上升斜坡，其具有正斜率以及持續(xù)時(shí)間T，典型地為50ms左右。上升斜坡之后為上平臺(tái)、下降斜坡、具有預(yù)定或可變持續(xù)時(shí)間的下平臺(tái)，然后重復(fù)同樣的“上升斜坡-上平臺(tái)-下降斜坡-下平臺(tái)”序列(圖2中未示出所述斜坡的重復(fù))。經(jīng)地面的反射后，反射波OR作為回波經(jīng)τms時(shí)間偏移后被接收。因此，在時(shí)間t時(shí)刻，發(fā)射波和接收波之間的頻差為Fb。此頻差被稱為拍頻(beatfrequency)。圖2中的右邊的時(shí)頻圖中示出了差拍信號(hào)SB。理論上，如果所飛越的表面是平坦的，在上升斜坡的整個(gè)傳輸持續(xù)時(shí)間T內(nèi)，拍頻是恒定的。通過測(cè)量該拍頻，可計(jì)算相對(duì)于所飛越的表面的高度H，假定公式為：其中，c為光速。由此，由拍頻Fb推導(dǎo)出高度H的測(cè)量：應(yīng)當(dāng)理解，如果使用的接收波并非是實(shí)際上作為發(fā)射波的回波被反射的波而是由另一個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)發(fā)射的相似形式的波，則所提取的拍頻是錯(cuò)誤的，而這將導(dǎo)致錯(cuò)誤的高度測(cè)量H。根據(jù)圖3所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提議充分區(qū)分分別由雙裝置2的每個(gè)高度測(cè)量系統(tǒng)發(fā)射的波，同時(shí)保持這些系統(tǒng)中的每一個(gè)在單獨(dú)使用時(shí)性能水平相同。根據(jù)本實(shí)施例，由無線高度測(cè)量裝置2的第一無線高度測(cè)量系統(tǒng)3發(fā)射的波和由無線高度測(cè)量裝置2的第二無線高度測(cè)量系統(tǒng)4發(fā)射的波具有以相反符號(hào)表示的斜率，同時(shí)波和波的斜坡具有相同的在相同邊界Fmax和Fmin之間的頻率擺動(dòng)ΔF以及相同的頻率斜坡傳輸時(shí)間T。在啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)在啟動(dòng)時(shí)獲得的標(biāo)識(shí)符，動(dòng)態(tài)完成無線高度測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)生器的上升斜坡或下降斜坡配置的參數(shù)化。根據(jù)所述標(biāo)識(shí)符，選擇該參數(shù)化(在此為在頻率Fmin和Fmax之間的斜坡的變化方向的正或負(fù)符號(hào))。優(yōu)選地，所述標(biāo)識(shí)符為離散值，例如，對(duì)1比特進(jìn)行編碼以區(qū)分兩個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述標(biāo)識(shí)符為在標(biāo)準(zhǔn)ARINC707中定義的SDI(源目的地標(biāo)識(shí)符)。有利地，所述無線高度測(cè)量系統(tǒng)的功能區(qū)分僅在被使用時(shí)完成，初始開發(fā)是相同的，從而降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)期間不需要提供區(qū)分。圖3使用分別由14和16指示的時(shí)頻圖并行示出了由兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)3和4發(fā)射的波和的上升斜坡對(duì)應(yīng)于的下降斜坡，的上平臺(tái)對(duì)應(yīng)于的下平臺(tái)。即使所述上升斜坡的開始時(shí)刻和所述下降斜坡的開始時(shí)刻之間有偏差，波之間依然可以被充分區(qū)分以避免隨后的如圖4所示的高度上的測(cè)量誤差。實(shí)際上，圖4在左邊的時(shí)頻圖中示出了由第一無線高度測(cè)量系統(tǒng)3發(fā)射的波和經(jīng)時(shí)間偏移τ1后接收到的來自第二無線高度測(cè)量系統(tǒng)4的波的混合。波或者為由所述第二系統(tǒng)發(fā)射的波，或者為來自由所述第二系統(tǒng)發(fā)射的波的反射波。在圖4中右邊的時(shí)頻圖中示出了由這兩個(gè)波的混合產(chǎn)生的差拍信號(hào)SB。如圖4中右邊的時(shí)頻圖所示，由此獲得的差拍信號(hào)SB的頻率是可變的。在典型操作期間，無線高度測(cè)量系統(tǒng)對(duì)由發(fā)射波和接收波的零拍混合而獲得的差拍信號(hào)進(jìn)行濾波。所述濾波將信號(hào)保持在大約Fb的頻帶dF內(nèi)，在無線高度測(cè)量系統(tǒng)的說明書中，dF和Fb是已知的，特別是最大測(cè)量高度。因此，差拍信號(hào)中，想要的波譜在整個(gè)分析時(shí)間T上延伸，而頻率位于濾波范圍之外的部分被濾除，僅有部分SP被保留，該部分SP對(duì)事實(shí)上由無線高度計(jì)的發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的混合產(chǎn)生的差拍信號(hào)的貢獻(xiàn)最小，如之前圖2中所示。有利地，本實(shí)施例中，高度測(cè)量所受干擾最小，其中由兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)傳輸?shù)男逼碌淖兓较蚴窍喾吹摹D5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無線高度測(cè)量系統(tǒng)22的概觀。無線高度測(cè)量系統(tǒng)22包括啟動(dòng)界面模塊24，其能夠形成例如由操作員提供的初始化信息。該無線高度測(cè)量系統(tǒng)還包括用于獲取標(biāo)識(shí)符的模塊26。所述標(biāo)識(shí)符由適當(dāng)?shù)难b置28輸入，該適當(dāng)?shù)难b置例如為在系統(tǒng)安裝期間提供給操作員的圖形界面或者為可由該操作員定位的按鈕。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)識(shí)符為被編碼在單一比特上的離散數(shù)值，從而可以區(qū)分兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)，例如，將標(biāo)識(shí)符0指定給其中一個(gè)系統(tǒng)，稱之為第一系統(tǒng)，并將標(biāo)識(shí)符1指定給另一個(gè)系統(tǒng)，稱之為第二系統(tǒng)。在安裝時(shí)填入該離散數(shù)值，將其插入寄存器中存儲(chǔ)的適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，并在每個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)期間對(duì)其進(jìn)行讀取。所獲取的標(biāo)識(shí)符被用來選擇調(diào)制信號(hào)生成模塊30中調(diào)制信號(hào)的斜坡的頻率擺動(dòng)的參數(shù)，其由重復(fù)的如圖2和3中所示的斜坡-平臺(tái)序列組成。例如，根據(jù)參照?qǐng)D3和4所描述的實(shí)施例，根據(jù)由模塊26獲取的標(biāo)識(shí)符，選擇頻率擺動(dòng)的變化方向或斜坡的斜率符號(hào)。例如，具有上升斜率的斜坡與標(biāo)識(shí)符0相關(guān)，而具有下降斜率的斜坡與標(biāo)識(shí)符1相關(guān)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器32將由模塊30獲得的調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)或無線波。模塊34，例如由VCO振蕩器組成，將來自模塊32的無線波轉(zhuǎn)換為頻率斜坡波，該頻率斜坡波之后經(jīng)放大器36進(jìn)行放大。耦合至發(fā)射器40的發(fā)射天線38發(fā)射該調(diào)頻的無線波OE。在接收側(cè)，耦合至接收天線44的接收器42能夠接收反射的無線波OR。放大器46放大該接收波。生成差拍信號(hào)SB的模塊48對(duì)所發(fā)射的無線波OE和所接收的無線波OR進(jìn)行相減，典型地，以已知方式，由零拍混合器完成。之后，差拍信號(hào)SB經(jīng)放大器50進(jìn)行放大，再經(jīng)濾波模塊52進(jìn)行濾波。如上所解釋的，所述濾波包括僅保留其波譜被包含在預(yù)定頻帶[fmin,fmax]的信號(hào)，其中abs(fmax-fmin)＝dF。之后，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換54，所獲得的數(shù)字信號(hào)被提供給光譜轉(zhuǎn)換模塊56，該光譜轉(zhuǎn)換模塊例如應(yīng)用傅里葉變換(FFT)，然后，該變換的結(jié)果被提供給提取拍頻的模塊58，接著是模塊60進(jìn)行的對(duì)估計(jì)高度的計(jì)算。飛行器離地面的高度或距離的計(jì)算結(jié)果、可選的警報(bào)及其他信息通過界面62被提供給操作員或提供給用戶應(yīng)用。以上，通過實(shí)施例描述了本發(fā)明，其中，定義調(diào)制信號(hào)的斜坡的頻率擺動(dòng)的參數(shù)為所述頻率擺動(dòng)的斜率的符號(hào)?？商鎿Q地，可使用所述頻率擺動(dòng)的其他參數(shù)來達(dá)到動(dòng)態(tài)區(qū)分兩個(gè)無線高度測(cè)量系統(tǒng)的有利結(jié)果。