專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)源飛行器監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器監(jiān)視系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體說(shuō)涉及利用由儀表著陸系統(tǒng)發(fā)出并由飛行器反射的信號(hào)的無(wú)源飛行器位置和飛行路線監(jiān)視系統(tǒng)。
目前，絕大部分機(jī)場(chǎng)都利用一種機(jī)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)空中進(jìn)行掃描，來(lái)監(jiān)視飛入和飛出的飛行器。但是這種監(jiān)視雷達(dá)具有一個(gè)高度限制，在此高度以下的飛行器便探測(cè)不到。飛行器在著陸之前和起飛之后的時(shí)間內(nèi)，是通過(guò)目視或直接與飛行員進(jìn)行無(wú)線電聯(lián)絡(luò)而進(jìn)行監(jiān)視的。為了在能見(jiàn)度較差的情況下輔助飛行器著陸，許多機(jī)場(chǎng)都配備了儀表著陸系統(tǒng)(ILS)及標(biāo)志信標(biāo)。ILS能夠使飛行器確定其是否在指定的跑道上以正確的路線進(jìn)行正確的著陸。標(biāo)志信標(biāo)是在離開(kāi)跑道的起點(diǎn)一個(gè)予定的距離處設(shè)置的并為飛行器指示距跑道的距離。但是ILS和標(biāo)志信標(biāo)只能用來(lái)為飛行器本身指明其所處的位置，而無(wú)助于機(jī)場(chǎng)指揮塔或空中交通控制人員。
本發(fā)明可以充許機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)或空中交通控制人員利用現(xiàn)有的射頻發(fā)射機(jī)如構(gòu)成目前大部分機(jī)場(chǎng)所共同使用的儀表著陸系統(tǒng)的設(shè)備以最小的成本對(duì)機(jī)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)的高度限制以下的飛入和飛出的飛行器的位置進(jìn)行監(jiān)視，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括了一種用于監(jiān)視沿著儀表著陸系統(tǒng)飛行路線飛行的飛行器的方法。首先，由沿著ILS飛行路線飛行的由飛行器反射的ILS信號(hào)被接收到，然后產(chǎn)生由接收機(jī)接收的反射的ILS信號(hào)的數(shù)字樣值。對(duì)這些數(shù)字樣值進(jìn)行快速付立葉(Fourier)變換，將該信號(hào)轉(zhuǎn)變成頻率域。在這些轉(zhuǎn)換的數(shù)字樣值中確定多普勒頻移，飛行器的范圍或速度與屬性即可被計(jì)算出來(lái)。地面速度可利用接收和計(jì)時(shí)由沿ILS飛行路線的飛行器反射的ILS標(biāo)志信標(biāo)信號(hào)而確定。另外也可以接收由單一ILS發(fā)射機(jī)發(fā)射的90和150HZ的調(diào)制信號(hào)的反射信號(hào)。通過(guò)比較二種不同信號(hào)的反射輻度，飛行器相對(duì)于該兩信號(hào)的位置即可以被確定，以顯示其是否處于正確的接近跑道的路線。


圖1是具有ILS的跑道的側(cè)視圖，顯示了一架正在接近的飛行器及滑行坡度以及標(biāo)志信標(biāo)發(fā)射機(jī)信號(hào)。
圖2為同一跑道和ILS系統(tǒng)的預(yù)視圖，顯示了一架飛行器及定位信標(biāo)無(wú)線發(fā)射，以及用于實(shí)施本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)。
圖3為圖2中監(jiān)視系統(tǒng)的方框圖;以及圖4為根據(jù)本發(fā)明的飛行器監(jiān)視方法的流程圖。
參見(jiàn)圖1，具有儀表(無(wú)線電導(dǎo)航)著陸系統(tǒng)的典型的機(jī)場(chǎng)具有一條跑道10，及一套標(biāo)志信標(biāo)12-1，12-2和12-3，每個(gè)都距處于與跑道的開(kāi)端一個(gè)予定的距離。第一個(gè)信標(biāo)比較典型地是處于跑道的開(kāi)端。第二個(gè)信標(biāo)比較典型是位于距跑道開(kāi)端3500英尺處，而第三個(gè)信標(biāo)距離跑道開(kāi)端5英里。根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(USFederalAviationAdministration)的規(guī)則，信標(biāo)直接向上發(fā)射頻率為75MHZ的信號(hào)。當(dāng)飛行器經(jīng)過(guò)信標(biāo)上空時(shí)，該信號(hào)向飛行員指示其距跑道的距離。ILS也具有兩個(gè)發(fā)射天線，一個(gè)滑行著陸發(fā)射天線14，及一個(gè)定位信標(biāo)發(fā)射天線16，滑行著陸天線發(fā)射一個(gè)在329-335MHZ的頻率范圍的選出的載波頻率上調(diào)制的90HZ和150HZ調(diào)制信號(hào)。該90HZ和150HZ信號(hào)為扇形并沿著特定跑道的標(biāo)準(zhǔn)著陸滑道傳播。所述信號(hào)是垂直的以便通過(guò)比較兩信號(hào)的相對(duì)幅度使飛行器可以確定其是否處于兩個(gè)扇形信號(hào)之前以及其是否處于正確的著陸飛行或接近路線的恰當(dāng)?shù)母叨取ｎ?lèi)似地，定位信標(biāo)發(fā)射天線發(fā)射調(diào)制在從108-112MHZ中選出的載波頻率上的90和150HZ調(diào)制信號(hào);但是這兩個(gè)信號(hào)是并列的如圖2中所示，通過(guò)對(duì)這兩個(gè)信號(hào)的幅度的比較，使飛行器可以確定其是否處于平行跑道并在一個(gè)水平面內(nèi)處于跑道的中心的飛行路線上。定位信標(biāo)天線比較典型地是放在與正在接近的飛行器跑道端相對(duì)的另一端，而滑行著陸天線比較典型地是放在跑道中點(diǎn)的邊側(cè)。充許沿跑道的任一方向著陸是大部分機(jī)場(chǎng)共同采用的方式，這樣即在另外方向再設(shè)置一個(gè)所述的ILS即可;為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖1和圖2中只示出了一套ILS發(fā)射天線和標(biāo)志信標(biāo)。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)20被設(shè)于跑道的一側(cè)，并可以檢測(cè)從接近跑道的飛行器反射的信號(hào)。圖2顯示了一條平行并通過(guò)跑道中心延伸的X一軸及垂直于跑道延伸的Y一軸，兩軸的原點(diǎn)如圖所示。在這里，此無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)最好是位于距離滑行路線五英里而設(shè)置于跑道的住一側(cè)，距離再遠(yuǎn)會(huì)削減信號(hào)的接收而距離較近會(huì)限制精確度。所述系統(tǒng)也被放置在平行于X一軸的一條線上的一個(gè)可獲得監(jiān)視信息最大精確度的位置，由于監(jiān)視系統(tǒng)的雙站幾何條件，因此，當(dāng)飛行器與無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)處于同一X軸位置時(shí)，其位置即可極為精確地被確定。為了在沿X軸從跑道端5英里的位置處獲得最大的位置精度，該系統(tǒng)也應(yīng)該處于沿X軸的相同的5英里處位置并沿Y軸偏移5英里。圖2中所示的飛行器監(jiān)視系統(tǒng)的位置，從著陸的飛行器中看，是直接從跑道中心向右首偏移的。但是，如上所述，許多不同的位置都是可行的。
如圖3中所示，飛行器監(jiān)視系統(tǒng)20具有一個(gè)無(wú)線22，設(shè)計(jì)用來(lái)接收上述的ILS的75MHZ-335MHZ的載頻上的信號(hào)?？梢岳脗鹘y(tǒng)的VHF/UHF天線。該天線被耦合至接收機(jī)24，接收機(jī)24可被調(diào)到相關(guān)頻率。在典型的機(jī)場(chǎng)配備中，每個(gè)ILS滑行著陸及定位信標(biāo)發(fā)射機(jī)被調(diào)諧至指定范圍內(nèi)的不同頻率。例如，定位信標(biāo)天線可被指定為108-112MHZ內(nèi)的住一頻率。在一個(gè)兩個(gè)跑道的機(jī)場(chǎng)中，可以使用4個(gè)不同的定位信標(biāo)載頻，每一個(gè)用于一個(gè)跑道的每個(gè)著陸方向。IcomR9000型接收機(jī)是較佳的且有足夠的調(diào)諧范圍。接收機(jī)被調(diào)諧到特定的頻率并找出來(lái)自滑行著陸及定位信標(biāo)天線的90和150HZ調(diào)制信號(hào)。然后由一個(gè)截止頻率為500HZ或更少的低面濾液器26對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，以使反射的ILS信號(hào)的叉積互調(diào)最小。這些信號(hào)從低通濾波器被送至數(shù)字采集處理器28例如MicrostarLaboratory2400型處理器。處理器將接收機(jī)的模擬輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣值并對(duì)這些樣值進(jìn)行快速付立葉變換，將這些來(lái)自天線接收信號(hào)的時(shí)間域表達(dá)式變成頻率域表達(dá)式。頻率域樣值然后由計(jì)算機(jī)30進(jìn)一步處理，計(jì)算機(jī)30控制數(shù)字采集處理器也通過(guò)一個(gè)電平轉(zhuǎn)換器32(從R5232到TTL)控制接收機(jī)。電平轉(zhuǎn)換器只是將微計(jì)算機(jī)的指令轉(zhuǎn)換成適合于接收機(jī)的電平，在本例中即從R5232電平信號(hào)至TTL電平信號(hào)。微計(jì)算機(jī)可以根據(jù)指令將接收機(jī)調(diào)諧到其頻率范圍內(nèi)的住一頻率。計(jì)算機(jī)30為傳統(tǒng)的具有一個(gè)鍵盤(pán)及顯示器的微計(jì)算機(jī)，并已經(jīng)被編程以實(shí)施本發(fā)明的方法。數(shù)字采集處理器比較典型地是被裝到計(jì)算機(jī)底座上的一個(gè)卡。計(jì)算機(jī)也可以被編程以已知的技術(shù)向機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)，空中交通管理人員發(fā)射從監(jiān)視系統(tǒng)得到的任何信息。利用來(lái)自在ILS范圍之內(nèi)的飛行器的反射以及監(jiān)視系統(tǒng)天線22，該系統(tǒng)可能確定由飛行器產(chǎn)生的ILS信號(hào)中的多普勒頻移，并由此確定飛行器的范圍或速度等屬性。
參見(jiàn)圖2，每個(gè)飛行器距定位信標(biāo)天線一個(gè)特定的距離R1(t)1由于飛行器具有一定速度，所以該距離是時(shí)間的函數(shù)。如果定位信標(biāo)天線處于坐標(biāo)(XLO)而飛行器處于(XA，YA)則飛行器與定位信標(biāo)天線的距離為(XL-VAt)，VA為飛行器的速度。從無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)的接收機(jī)(XR，YR)到飛行器(XA，YA)的距離由下面的等式(1)給出。
R2(t)＝((Xr-XA)2+(Yr-YA)2)1/2＝((Xr-VAT)2+Y2r)1/2多普勒頻移與總信號(hào)路徑R(t)＝Rt(t)+R2(t)的長(zhǎng)度的時(shí)間的變化率成比例，即信號(hào)必須通過(guò)的總距離為由從定位信標(biāo)發(fā)射機(jī)到飛行器再到無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)天線。所述比例等式由下面的等式(2)給出。
F多普勒＝ 1/(C) (d)/(dt) (R(t))f0其中F多普勒為頻移，C為光速，f0為定位信標(biāo)天線發(fā)射的信號(hào)的頻率。應(yīng)用上述等式，R(t)為由下述等式3給出。
R(t)＝XL-VAt+((Xr-VAt)2+Y2r)X2于是多普勒頻移由下面的等式(4)得出。
F多普勒(t)=- (VA)/(C) [1+ ((Xr-VAt))/(((Xr-VAt)2+Yr2)1/2) ]fo如果坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇使得VA(t)為目前飛行器位置的X坐標(biāo)(XA)而飛行器位置的Y坐標(biāo)保持的0則方程4可簡(jiǎn)化如下。
F多普勒(t)=- (VA)/(C) [1+ ((Xr-XA))/(((Xr-VA)2+rr2)1/2) ]fo其中f0，VA，C，Xr，Yr皆為常數(shù)。因此，多普勒頻移只是飛行器速度和飛行器位置的函數(shù)。如果飛行的位置知道，則速度即可精確地被確定。相反，如果飛行器速度已知，則其位置便可被精確確定。
商業(yè)上使用的飛行器比較典型地都具有一個(gè)特定的著陸速度，該速度是制造商為特定型號(hào)的飛行器所確定的。為了確定飛行器的位置，可以假定飛行器遵守制造商的推薦并以推薦的速度接近跑道。進(jìn)行第一步近似，正在接近跑道的飛行器的速度可以假定是恒定的。如果決定利用制造商批薦的著陸速度，則位置的精確度在1/4英里以內(nèi)。速度也可以通過(guò)觀測(cè)標(biāo)志信標(biāo)的反射來(lái)確定。當(dāng)飛行器正處在標(biāo)志信標(biāo)上空時(shí)，來(lái)自該信標(biāo)的反射將處于一個(gè)幅度峰值。通過(guò)在監(jiān)視系統(tǒng)天線22標(biāo)測(cè)在監(jiān)視系統(tǒng)天線22的標(biāo)志信標(biāo)信號(hào)，飛行器經(jīng)過(guò)每個(gè)標(biāo)志信標(biāo)的時(shí)間也可以確定。由于標(biāo)志信標(biāo)的位置是已知的，飛行器的速度即可根據(jù)標(biāo)志信標(biāo)之間的距離及飛行器通過(guò)兩個(gè)信標(biāo)之間所需的時(shí)間而得以確定。相反，如果飛行器通過(guò)一個(gè)標(biāo)志信標(biāo)并檢測(cè)到從信標(biāo)反射的信號(hào)，飛行器的位置已知，飛行器的速度可從定位信標(biāo)或滑行著陸天線的反射中的多普勒頻移而計(jì)算出來(lái)。飛行器的速度也可以直接與飛行器通信從機(jī)上儀表估算其地面速度而確定。上述描述是針對(duì)定位信標(biāo)發(fā)射機(jī)并根據(jù)多普勒頻移確定飛行器的位置及速度的，對(duì)于滑行著陸發(fā)射機(jī)也同樣的能確定飛行器的位置及速度。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，上述只選用了定位信標(biāo)發(fā)射機(jī)。定位信標(biāo)一般比較典型地是位于X軸上。在實(shí)際當(dāng)中，最好利用滑行著陸發(fā)射機(jī)反射，因?yàn)榛兄懓l(fā)射機(jī)的載頻較高。較高的頻率在多普勒頻移中提供較高的分辨率，從而就整個(gè)系統(tǒng)而言充許更高的精確度。
除了確定多普勒頻移以外，由于所述無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)接收90和150HZ兩種調(diào)制信號(hào)，所以可以確定兩種信號(hào)反射的相對(duì)幅度來(lái)確定飛行器是否處于90和150HZ調(diào)制的扇形波束的中心。為了做到這一點(diǎn)，兩個(gè)反射信號(hào)對(duì)于特定飛行器而言大體是相同的，其幅度被確定并加以比較。例如，如果150HZ信號(hào)強(qiáng)于90HZ信號(hào)，則飛行器接近150HZ扇形波束的中心超過(guò)接近90HZ扇形波束的中心。偏移二波束的中心的精確值可通過(guò)比較反射信號(hào)的相對(duì)幅度確定。通過(guò)比較90和150HZ信號(hào)的反射，并已知飛行器距跑道的距離，即可估算飛行器高度及飛行器的水平偏移。這實(shí)際上是重復(fù)飛行器上的機(jī)上ILS設(shè)備的工作，使機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)可得到此重要的信息。
圖4示出了實(shí)施本發(fā)明的最佳方法。系統(tǒng)首先從步40開(kāi)始。然后在步42微計(jì)算機(jī)將接收機(jī)24設(shè)定到滑行著陸發(fā)射天線頻率，用于監(jiān)視跑道和著陸路線。這可通過(guò)將指令通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器32直接送到接收機(jī)24而實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際當(dāng)中，由于要接收的反射信號(hào)的多普勒頻移，接收機(jī)必須以所需的滑行著陸發(fā)射頻率的中心進(jìn)行一系列頻率的掃描。沿同一飛行路線的不行飛行器在不同的偏移頻率上反射信號(hào)。調(diào)諧接收機(jī)使發(fā)射的150和90HZ調(diào)制信號(hào)通過(guò)低通濾波器26，到達(dá)數(shù)字采集處理器28。處理器對(duì)接收機(jī)的輸出取樣44，并對(duì)時(shí)域的信號(hào)進(jìn)行快速付立葉變換46。然后在微計(jì)算機(jī)30中對(duì)數(shù)字頻率域信號(hào)濾波。首先，直接從ILS發(fā)射機(jī)接收的信號(hào)被去除，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)只對(duì)飛入的飛行器的反射信號(hào)感興趣，然后去除數(shù)據(jù)中的平均噪聲功率并進(jìn)行6HZ寬的積分以使數(shù)據(jù)平滑。然后計(jì)算機(jī)搜索兩個(gè)相距60HZ的信號(hào)組50。60HZ代表ILS發(fā)射機(jī)的150和90HZ調(diào)制的信號(hào)的差。由于多普勒效應(yīng)，這些信號(hào)及其載波的準(zhǔn)確頻率會(huì)發(fā)生偏移。對(duì)每組發(fā)現(xiàn)的信號(hào)，求出兩信號(hào)的比值52，存儲(chǔ)所得信息。由于圖2所示的雙站幾何性質(zhì)，及方程1到5所表示，多普勒頻移變化更多地是取決于幾何(位置)而不是飛行器的速度。這意味著，只要系統(tǒng)所處位置不同，在同一飛行路線上的具有相似速度的飛機(jī)即可由一單一系統(tǒng)獨(dú)立地進(jìn)行監(jiān)視。多普勒頻移也可以由較慢移動(dòng)的車(chē)輛產(chǎn)生，如在機(jī)場(chǎng)上移動(dòng)的服務(wù)車(chē)輛。這些車(chē)輛的位置也可以用本發(fā)明監(jiān)視。在步54，所有飛行器的范圍或距跑道的距離即可通過(guò)90和150HZ的原始值的調(diào)制頻率的多普勒頻移而計(jì)算出來(lái)。給出范圍以及滑行著陸的扇形波束幾何尺寸，即可用上述54利用從滑行著陸發(fā)射機(jī)反射的兩個(gè)相差60HZ的信號(hào)的幅值之比計(jì)算飛機(jī)的高度。
然后計(jì)算機(jī)調(diào)整接收機(jī)接收定位信標(biāo)頻率信號(hào)58。接收機(jī)輸出再次被取樣44，進(jìn)行快速付立葉變換46，對(duì)FFT樣值濾波48，相隔60HZ的兩個(gè)信號(hào)被找到50，對(duì)于每個(gè)被監(jiān)視的飛行器及車(chē)輛，求出該二信號(hào)的幅度的比值52。由于較高頻率的滑行著陸發(fā)射機(jī)的反射的多普勒頻移更為精確，所以最好不用來(lái)自定位信標(biāo)發(fā)射機(jī)的多普勒頻移信息。但可以利用它來(lái)核查滑行著陸反射的準(zhǔn)確性。當(dāng)接收機(jī)被調(diào)諧到定位信標(biāo)的頻率，飛行器的水平位置，即如圖2中所示相對(duì)于Y軸的偏移即可通過(guò)求出每組信號(hào)幅值的比率而得以確定60，最后所有的信息都用來(lái)刷新計(jì)算機(jī)的顯示62，或?qū)⑦@些信息發(fā)射到另外的地方。所述顯示最好與圖1和圖2類(lèi)似顯示跑道，并表示當(dāng)所有被監(jiān)視的飛行器及它們相對(duì)于跑道的相對(duì)位置。位置可以以高度及距跑道的水平距離來(lái)表示。在顯示被刷新以后，計(jì)算機(jī)可以監(jiān)視其它跑道的滑行著陸及定位信標(biāo)頻率或?qū)ν慌艿涝俅沃貜?fù)所述過(guò)程。根據(jù)飛行器的范圍及速度可確定每個(gè)飛行器的到達(dá)時(shí)間。如上面所討論，利用離開(kāi)跑道不同距離上的幾個(gè)無(wú)源監(jiān)視系統(tǒng)可以增強(qiáng)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。在此情況下，計(jì)算機(jī)最好互相通信以確定最準(zhǔn)確的信息發(fā)射進(jìn)而顯示。此外在有多條跑道的情況下，可以利用多個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)，使每個(gè)系統(tǒng)可獨(dú)立地監(jiān)視一條跑道。另外，由于每條跑道的ILS頻率不同，也可只用一個(gè)系統(tǒng)在同時(shí)監(jiān)視幾個(gè)不同的跑道。
盡管前面只討論了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可對(duì)本發(fā)明做出各種改進(jìn)和修改。本發(fā)明不僅適用于上述的美國(guó)ILS系統(tǒng)，也適用于任何跑道靠近發(fā)射機(jī)的地方，并允許雙站幾何特性，包括例如目前被聯(lián)邦航空管理局研究的微波著陸系統(tǒng)。本發(fā)明也可用來(lái)監(jiān)視不在著陸和起飛路線上的飛行器，和用現(xiàn)有的硬件，無(wú)需改動(dòng)機(jī)場(chǎng)著陸系統(tǒng)或飛行器即可很容易地實(shí)施本發(fā)明。本系統(tǒng)可用來(lái)補(bǔ)充現(xiàn)有系統(tǒng)或提供目前使用的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)以外的監(jiān)視能力。本發(fā)明不局限于上述的實(shí)施例而只由附后的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)視在跑道上接近或起飛飛行路線上的飛行器的方法，其中飛行器受著陸系統(tǒng)的電磁輻射信號(hào)的控制，該信號(hào)具有已知的頻率及來(lái)源，該方法包括在橫向偏離跑道的位置，接收由沿所述飛行路線飛行的飛行器反射的信號(hào)；對(duì)由接收機(jī)接收的反射信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字樣值；對(duì)這些數(shù)字樣值進(jìn)行付立葉變換，從而將這些信號(hào)變換成頻率域；在這些數(shù)字樣值中確定多普勒頻移；以及利用反射信號(hào)的多普勒頻移，計(jì)算飛行器的屬性。
2.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在進(jìn)行付立葉變換之后，區(qū)分從不同飛行器反射的信號(hào)，其中計(jì)算范圍的步驟包括分別為每個(gè)飛行器計(jì)算范圍。
3.權(quán)利要求1的方法，其中計(jì)算屬性的步驟包括利用多普勒頻移計(jì)算飛行器的范圍。
4.權(quán)利要求3的方法，其中計(jì)算范圍的步驟包括確定飛行器的地面速度及將該地面速度代入多普勒頻移。
5.一種用于監(jiān)視沿儀表著陸系統(tǒng)(ILS)飛行路線飛行的飛行器的系統(tǒng)，包括一個(gè)用于接收從沿ILS飛行路線飛行的飛行器反射的ILS信號(hào)的接收機(jī);一個(gè)用于將接收機(jī)接收的反射的ILS信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣值的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器;一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，用于對(duì)這些數(shù)字樣值進(jìn)行付立葉變換，將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率域;一個(gè)處理單元，用于在轉(zhuǎn)換的數(shù)字樣值中確定多普勒頻移，并根據(jù)飛行器反射的信號(hào)利用多普勒頻移計(jì)算飛行器的屬性。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中的屬性包括飛行器的范圍。
7.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中處理單元通過(guò)確定飛行器的地面速度并將其代入多普勒頻移而計(jì)算所述范圍。
8.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述屬性還包括飛行器的地面速度。
9.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，還包括一個(gè)鑒別器識(shí)別由不同飛行器反射信號(hào)，其中由處理單元來(lái)分別為每個(gè)飛行器計(jì)算范圍。
10.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，還包括一個(gè)耦合在算術(shù)單元和接收機(jī)之間的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用于將頻率轉(zhuǎn)換到接收機(jī)所調(diào)諧的頻率。
11.一種用于監(jiān)視沿儀表著陸系統(tǒng)(ILS)飛行路線飛行的飛行器的方法，包括接收由沿ILS路線飛行的飛行器反射的信號(hào);產(chǎn)生由接收機(jī)接收的反射的ILS信號(hào)的數(shù)字樣值;對(duì)這些數(shù)字樣值進(jìn)行付立葉變換，從而將信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率域;在轉(zhuǎn)換的數(shù)字樣值中確定多普勒頻移;利用反射信號(hào)的多普勒頻移計(jì)算飛行器的屬性。
12.權(quán)利要求11的方法，其中計(jì)算屬性的步驟包括利用多普勒頻移計(jì)算飛行器的范圍。
13.權(quán)利要求12的方法，其中計(jì)算范圍的步驟包括確定飛行器的地面速度，并將該地面速度應(yīng)用于多普勒頻移。
14.權(quán)利要求13的方法，其中確定飛行器地面速度的方法包括接收由ILS路線上的飛行器反射的標(biāo)志信標(biāo)信號(hào);比較反射的信標(biāo)信號(hào)接收到的時(shí)間確定飛行器在相應(yīng)的信標(biāo)發(fā)射機(jī)之間的飛行器速度。
15.權(quán)利要求11的方法，其中計(jì)算屬性的步驟包括利用多普勒頻移計(jì)算飛行器的地面速度。
16.權(quán)利要求11的方法，還包括，在進(jìn)行付立葉變換之后，識(shí)別由不同飛行器反射的信號(hào)，并且計(jì)算范圍的步驟包括為每個(gè)飛行器分別計(jì)算范圍。
17.權(quán)利要求11的方法，其中接收ILS信號(hào)的步驟包括接收從一個(gè)ILS發(fā)射機(jī)發(fā)射的具有兩個(gè)不同頻率成分的反射。
18.權(quán)利要求17的方法，其中識(shí)別信號(hào)的步驟包括搜索兩個(gè)頻率成分組的轉(zhuǎn)換的數(shù)字樣值，該兩頻率成分具有代表從單一ILS發(fā)射的兩個(gè)不同頻率成分之間的之著的區(qū)別。
19.權(quán)利要求17的方法，還包括比較兩個(gè)不同頻率成分的反射的幅度，用于確定飛行器相對(duì)于ILS發(fā)射機(jī)發(fā)射的兩信號(hào)的位置。
20.權(quán)利要求19的方法，其中比較步驟包括比較90和150HZ滑行著陸發(fā)射機(jī)反射的幅度以確定飛行器相對(duì)于ILS飛行路線的高度。
21.權(quán)利要求19的方法，其中比較步驟包括比較90和150HZ定位信標(biāo)發(fā)射機(jī)反射的幅度以確定飛行器相對(duì)于ILS飛行路線的橫向接近角度。
22.一種用于確定沿儀表著陸系統(tǒng)(ILS)飛行路線飛行的飛行器的地面速度的方法接收從ILS飛行路線上的飛行器反射的標(biāo)志信標(biāo)信號(hào);比較反射的信標(biāo)信號(hào)接收到的時(shí)間，確定在相應(yīng)信標(biāo)發(fā)射機(jī)之間的飛行器的速度。
全文摘要
一種無(wú)源飛行器監(jiān)視系統(tǒng)(20)，接收由儀表著陸系統(tǒng)(14、16)發(fā)射的并由飛行器(18)反射的信號(hào)。利用反射信號(hào)中的多普勒頻移計(jì)算飛行器的位置和速度。通過(guò)利用由飛行器反射的ILS90和150Hz信號(hào)并比較其幅度，飛行器的高度及水平位置也得以確定。
文檔編號(hào)G01S1/14GK1081011SQ93105789
公開(kāi)日1994年1月19日 申請(qǐng)日期1993年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月19日
發(fā)明者馬斯·芬克斯汀, 馬丁·J·杰斯曼, 托馬斯·J·林奇 申請(qǐng)人:休斯航空公司