專(zhuān)利名稱(chēng)：處理定向無(wú)線信號(hào)的系統(tǒng)的制作方法
背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及處理定向天線接收到的信號(hào)，尤其，涉及根據(jù)定向天線接收到的信號(hào)識(shí)別信號(hào)源的方位。
2.相關(guān)技術(shù)的描述隨著空運(yùn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)飛行艙成員的要求越來(lái)越嚴(yán)格。當(dāng)空中交通顯著增加時(shí)，為了避免航線沖突，機(jī)組人員一次監(jiān)控多個(gè)周?chē)w機(jī)的重要飛機(jī)狀態(tài)信息。較高的飛機(jī)速度通過(guò)減少機(jī)組人員響應(yīng)危險(xiǎn)情況的時(shí)間而增加了負(fù)擔(dān)。
為了幫助機(jī)組人員并增強(qiáng)安全性，已經(jīng)開(kāi)發(fā)并正在開(kāi)發(fā)幾種系統(tǒng)。多種飛機(jī)帶有應(yīng)答器(如模式S、模式C、模式A)，通過(guò)應(yīng)答器一架飛機(jī)可以與另一架飛機(jī)傳達(dá)它的身份和各種飛行參數(shù)。通常，監(jiān)控飛機(jī)以預(yù)定的格式發(fā)射信號(hào)，一旦入侵的飛機(jī)接收到該信號(hào)，該信號(hào)使入侵飛機(jī)用包括預(yù)定格式信息的發(fā)射作為響應(yīng)。通常被稱(chēng)為交通警戒和防撞系統(tǒng)(TCAS)的系統(tǒng)處理從入侵飛機(jī)接收到的信息以及接收飛機(jī)的狀態(tài)參數(shù)，以識(shí)別潛在的碰撞情況。TCAS通常還向機(jī)組人員提供咨詢信息，建議防撞情況的動(dòng)作。
TCAS通常包括定向天線。TCAS使用定向天線確定入侵飛機(jī)相對(duì)于監(jiān)控飛機(jī)而裝備的TCAS的方位。當(dāng)從入侵飛機(jī)接收到信號(hào)時(shí)，TCAS處理該信號(hào)，以計(jì)算入侵飛機(jī)的估計(jì)方位，并為機(jī)組人員顯示該信息，幫助他們視覺(jué)接觸入侵飛機(jī)。
TCAS系統(tǒng)使用的一種方法是通過(guò)比較定向天線部件接收到信號(hào)大小，而估計(jì)入侵飛機(jī)的方位。圖1說(shuō)明了典型定向天線接收到信號(hào)的輻射圖，該天線具有在測(cè)試四支點(diǎn)橫斷面地平面上測(cè)量到的四個(gè)天線分量。該輻射圖模擬較大運(yùn)輸機(jī)上的天線性能，如機(jī)身曲率半徑大于80英寸的飛機(jī)。表示左舷、右舷、前部、后部的四個(gè)象限中每一個(gè)內(nèi)的天線束性能實(shí)質(zhì)相同。為了估計(jì)入侵飛機(jī)的方位，傳統(tǒng)TCAS使用基于在測(cè)試地平面上測(cè)量所得輻射圖的模型，如圖1所示的輻射圖。圖2說(shuō)明了傳統(tǒng)TCAS信號(hào)處理方案所用的典型模型。當(dāng)檢測(cè)到入侵飛機(jī)時(shí)，通過(guò)(從表示極塵標(biāo)系統(tǒng)的4象限的每一個(gè)的四個(gè)射束中)確定哪個(gè)射束具有最大振幅，以及哪個(gè)射束具有次最大振幅，并取兩者之差，以計(jì)算入侵飛機(jī)的方位。基于該差值，使用傳統(tǒng)TCAS模型可以產(chǎn)生方位估計(jì)，如圖2所示的模型。
然而，各種因素都會(huì)使方位估計(jì)的精度退化。例如，監(jiān)控較小機(jī)身的飛機(jī)可以檢測(cè)到不同于較大飛機(jī)的應(yīng)答器信號(hào)，這可以使方位估計(jì)的精度退化。因此，圖2中所示的模型對(duì)小機(jī)身飛機(jī)不太精確，如機(jī)身曲率半徑小于64英寸的飛機(jī)。較小的機(jī)身會(huì)產(chǎn)生失真，使得與圖2所示模型中的射束相比，左舷和右舷方向上的射束峰值產(chǎn)生較低的仰角。該偏移將使方位估計(jì)的精度退化。與較大機(jī)身的飛機(jī)相比，在較小機(jī)身的飛機(jī)中該退化將更嚴(yán)重。差錯(cuò)量也依賴于入侵飛機(jī)的仰角。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，使用天線(如具有多個(gè)接收單元的定向天線)計(jì)算信號(hào)源(如入侵飛機(jī))方位的系統(tǒng)可以包括從多個(gè)糾正模型中選擇一個(gè)糾正模型，其中糾正模型的選擇可以基于監(jiān)控飛機(jī)的機(jī)身半徑，或入侵飛機(jī)的估計(jì)仰角。監(jiān)控飛機(jī)用接收單元接收多個(gè)輸入信號(hào)，并處理輸入信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)電連接信號(hào)，其中每個(gè)電連接信號(hào)對(duì)應(yīng)極坐標(biāo)系統(tǒng)中的一個(gè)不同象限，并且每個(gè)電連接信號(hào)都具有振幅。系統(tǒng)選擇具有最強(qiáng)振幅和第二最強(qiáng)振幅的電連接信號(hào)，計(jì)算兩個(gè)被選信號(hào)之間的振幅差，并將糾正模型應(yīng)用于該振幅差，以獲得信號(hào)源的方位。提供者或操作者可以預(yù)選糾正模型，或者系統(tǒng)可以自動(dòng)選擇糾正模型。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，糾正模型可以包括查找表。
糾正模型可用于例如通過(guò)將監(jiān)控飛機(jī)機(jī)身曲率引起的失真最小化，而改進(jìn)入侵飛機(jī)的方位估計(jì)精度。


參考詳細(xì)描述和權(quán)利要求書(shū)，并結(jié)合以下附圖可以獲得對(duì)本發(fā)明更完整的理解，附圖可以是不按比例的。在以下的附圖中，全部用類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示類(lèi)似的單元。
圖1說(shuō)明了直角坐標(biāo)中裝配在標(biāo)準(zhǔn)地平面上的典型TCAS定向天線的輻射圖；圖2說(shuō)明了典型TCAS定向天線的方位計(jì)算模型；圖3是典型TCAS系統(tǒng)的框圖；圖4說(shuō)明了極坐標(biāo)中具有四個(gè)接收單元的典型TCAS定向天線的輻射圖；圖5是本發(fā)明中用于計(jì)算定向天線接收到的信號(hào)源方位的處理系統(tǒng)的框圖；
圖6說(shuō)明了直角坐標(biāo)中裝配在小機(jī)身飛機(jī)上的TCAS定向天線的輻射圖；圖7說(shuō)明了本發(fā)明中用于圖6監(jiān)控飛機(jī)的典型糾正模型；圖8說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖7中所示典型糾正模型的查找表。
典型實(shí)施例的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明各方面的信號(hào)處理系統(tǒng)提供計(jì)算信號(hào)源(如入侵飛機(jī))方位的系統(tǒng)，該方位根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)，如監(jiān)控飛機(jī)的機(jī)身尺寸或入侵飛機(jī)的相對(duì)仰角。雖然本發(fā)明的各方面可用于與具有多個(gè)接收單元的定向天線的各種系統(tǒng)結(jié)合，但是以下結(jié)合TCAS方便地描述本發(fā)明。然而，該典型實(shí)施決不限制本發(fā)明各方面在其它環(huán)境中的適用性，也不限制權(quán)利要求。
圖3是傳統(tǒng)TCAS的框圖，它包含TCAS定向天線300、TCAS全向天線302和TCAS計(jì)算機(jī)單元305，TCAS計(jì)算機(jī)單元305包括接收機(jī)310、發(fā)射機(jī)320和處理器330。TCAS還包括聲音報(bào)警器340、交通咨詢(TA)顯示器350和分辨率咨詢顯示器360。還顯示了包含應(yīng)答器單元370、控制板380和應(yīng)答器天線390和395的應(yīng)答器。TCAS和應(yīng)答器一同工作，作為防撞系統(tǒng)。較佳實(shí)施例只顯示了典型的TCAS，多個(gè)其它結(jié)構(gòu)也是可能的，例如加入第二定向天線或使用收發(fā)機(jī)。
圖3中所示TCAS和每個(gè)部件的工作是熟知的，因此不作詳細(xì)描述。然而，美國(guó)運(yùn)輸聯(lián)邦航空管理部公布的Introduction to TCAS II中提供了TCAS技術(shù)的一般描述。
參考圖4，顯示了極坐標(biāo)中具有四個(gè)接收單元的TCAS定向天線的典型輻射圖。TCAS定向天線裝配在監(jiān)控飛機(jī)400上。監(jiān)控飛機(jī)400的定向天線通過(guò)其四個(gè)天線單元基本同時(shí)接收多個(gè)輸入信號(hào)。在天線內(nèi)處理輸入信號(hào)，以產(chǎn)生多個(gè)電連接信號(hào)505(圖5所示)，使得電信號(hào)505表示極坐標(biāo)系統(tǒng)中的唯一象限。本實(shí)施例中的電連接器信號(hào)505對(duì)應(yīng)于表示前部410、右舷420、后部430和左舷440的四個(gè)象限。圖4說(shuō)明了四個(gè)單元中每一個(gè)從接收信號(hào)各個(gè)角度接收到的信號(hào)振幅。
參考圖5，TCAS計(jì)算機(jī)單元305根據(jù)入侵飛機(jī)的應(yīng)答器信號(hào)計(jì)算估計(jì)入侵飛機(jī)方位。如上所述，具有多個(gè)接收單元的定向天線300接收輸入的應(yīng)答信號(hào)。定向天線300處理輸入信號(hào)，并產(chǎn)生傳遞到TCAS計(jì)算機(jī)單元305的電連接器信號(hào)505。TCAS計(jì)算機(jī)單元305處理信號(hào)505，并產(chǎn)生入侵飛機(jī)450的方位估計(jì)值，并顯示在TA顯示器350上。
尤其，將天線300接收到的信號(hào)傳遞給選擇器510。選擇器510選擇具有最強(qiáng)振幅的信號(hào)和具有第二最強(qiáng)振幅的信號(hào)。選自選擇器510的信號(hào)加到識(shí)別器520和比較器530。識(shí)別器520識(shí)別選擇器510選擇的最強(qiáng)信號(hào)和第二最強(qiáng)信號(hào)的相應(yīng)象限(也就是前部、右舷、后部或左舷)。比較器530比較兩個(gè)被選信號(hào)的振幅，并計(jì)算兩個(gè)振幅值之間的振幅差。將兩個(gè)被選信號(hào)的象限標(biāo)識(shí)和振幅差提供給糾正系統(tǒng)540，然后糾正系統(tǒng)540適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生入侵飛機(jī)450的糾正方位估計(jì)值。根據(jù)本發(fā)明的各方面，糾正系統(tǒng)540糾正以任何方式適當(dāng)產(chǎn)生的初始方位估計(jì)值。通常，然后在TA顯示器350上顯示相對(duì)于監(jiān)控飛機(jī)(也就是監(jiān)控飛機(jī)圖標(biāo)370)的入侵飛機(jī)的糾正方位估計(jì)(也就是TA顯示器350上的入侵飛機(jī)圖標(biāo)360)。
如圖6所示，裝配在小機(jī)身飛機(jī)(如機(jī)身曲率半徑約為64英寸或更小)上定向天線的輻射圖對(duì)于指定仰角的四個(gè)象限具有不同振幅的射束峰值。圖6所示的輻射圖是仰角90度(也就是地平線)。如上所述，飛機(jī)機(jī)身左舷和右舷側(cè)的圓角對(duì)定向天線前部和后部射束的影響較小。然而，與裝配在地平面上的天線相比，對(duì)于裝配在機(jī)身上天線，其左舷和右舷射束的射束峰值發(fā)生在較低的仰角。因此，對(duì)于較低仰角的定向天線方位輻射圖(也就是接近或小于地平線)，左舷和右舷的射束比前部和后部的射束強(qiáng)，并產(chǎn)生類(lèi)似于圖6所示的輻射圖。相反的影響是在較高仰角處，前部和后部射束比左舷和右舷的射束強(qiáng)。有一特殊的仰角，這時(shí)前部和后部的射束峰值振幅等于左舷和右舷的射束峰值振幅。以這唯一的仰角，天線輻射圖相當(dāng)接近于圖1，但是對(duì)于所有其它的仰角，基于圖1的系統(tǒng)固有地包含差錯(cuò)。由于射束峰值的振幅影響入侵飛機(jī)方位的計(jì)算，所以根據(jù)本發(fā)明的各方面糾正系統(tǒng)540執(zhí)行糾正，以解決不同的射束峰值。
根據(jù)本發(fā)明，糾正系統(tǒng)540采用糾正模型，如圖7所示的糾正模型700，以改進(jìn)入侵飛機(jī)的方位估計(jì)精度，該精度例如基于監(jiān)控飛機(jī)的機(jī)身尺寸和/或入侵飛機(jī)的仰角。模型的特定值可以根據(jù)機(jī)身尺寸和仰角適當(dāng)?shù)刈兓?，但模型的?yīng)用保持不變。
在本實(shí)施例中，在分段線性圖形中糾正模型700接近圖6所示的輻射圖。將模型分成四個(gè)象限-前部410、左舷440、后部430和右舷420。每個(gè)象限具有對(duì)應(yīng)于極坐標(biāo)系統(tǒng)中象限位置的基角。前部410的基角415為0度。左舷440的基角445為270度。后部430的基角435為180度，右舷420的基角425為90度。此外，每個(gè)象限的主交叉間隔702A、B隨任何相關(guān)因素變化，如本實(shí)施例中入侵飛機(jī)的機(jī)身尺寸和仰角。象限的主交叉間隔是當(dāng)前象限射束和鄰近象限射束交叉之間的間隔。例如，圖7中所示左舷象限440的主交叉間隔702A為100度，后部象限430的主交叉間隔702B為80度。類(lèi)似地，右舷象限420的主交叉間隔為100度，前部象限410的主交叉間隔為80度。
糾正模型的每個(gè)象限都具有次交叉深度。象限的次交叉深度是深度或象限射束峰值與兩個(gè)鄰近象限射束交點(diǎn)之間的差值，例如以分貝(dB)為單位。例如，圖7中所示左舷象限440的次交叉深度為13.0dB，后部象限430的深度為11.0dB。類(lèi)似地，右舷象限420的深度為13.0dB前部象限410的深度為11.0dB。
根據(jù)本發(fā)明的各方面，用于入侵飛機(jī)方位估計(jì)的糾正模型700利用基角、主交叉間隔、和次交叉深度，以及任何其它合適的標(biāo)準(zhǔn)，以糾正信號(hào)的失真。尤其，在本實(shí)施例中，可以根據(jù)以下公式施加糾正(基角)+((符號(hào))*(主交叉間隔/2))-((振幅差)*(符號(hào))*(比值))＝入侵飛機(jī)的方位估計(jì)(度)，其中基角＝包含從入侵飛機(jī)接收到的最強(qiáng)射束的象限的基角(度)；符號(hào)＝如下所述確定從基角中加入還是減去振幅差所引起偏移的因子；主交叉間隔＝包含最強(qiáng)射束的象限的主交叉間隔(度)；振幅差＝從入侵飛機(jī)接收到的信號(hào)中最強(qiáng)射束和第二最強(qiáng)射束振幅之間的差(dB)；比值＝(主交叉間隔/2)/(次交叉深度)，其中主交叉間隔和次交叉深度都是包含最強(qiáng)射束象限中的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，糾正模型可以用查找表實(shí)現(xiàn)，如圖8中所示圖7糾正模型的查找表。根據(jù)最強(qiáng)射束的象限和第二最強(qiáng)射束的象限適當(dāng)?shù)亟M織查找表。將基角、主交叉間隔、符號(hào)和比值存儲(chǔ)在查找表中。
在本實(shí)施例中根據(jù)使用最強(qiáng)和第二最強(qiáng)射束象限的初始方位估計(jì)確定符號(hào)的值。只有最強(qiáng)和第二最強(qiáng)射束振幅差已知的天線圖形位置發(fā)生在差值為0的主交叉點(diǎn)處(例如圖6中的主交叉點(diǎn)610、620、630和640)。公式使用這些點(diǎn)作為定位點(diǎn)。根據(jù)初始估計(jì)方位，按照入侵飛機(jī)在在象限的哪一半，公式減去固定偏移(也就是主交叉間隔除以2)并加上可變偏移(也就是振幅*比值差)，或者公式加上固定偏移并減去可變偏移。
適當(dāng)?shù)仡A(yù)先計(jì)算查找表，以提供對(duì)于各個(gè)仰角和各個(gè)機(jī)身尺寸的基角、符號(hào)、主間隔和比值。監(jiān)控飛機(jī)的操作者可以根據(jù)監(jiān)控飛機(jī)的機(jī)身尺寸從多個(gè)查找表中預(yù)選查找表?；蛘撸琓CAS可以自動(dòng)地選擇適當(dāng)?shù)牟檎冶?，例如根?jù)飛機(jī)模型號(hào)的條目。此外，由于地平面上的空中交通最繁忙，所以提供者或操作者可以預(yù)選地平面的查找表(也就是，仰角為90度)，使得對(duì)于最大數(shù)量的入侵飛機(jī)的方位估計(jì)更精確?；蛘撸梢赃x擇任何合適仰角的查找表。在該實(shí)施例中，所用的糾正只依賴于機(jī)身尺寸。
圖6所示的輻射圖是對(duì)于仰角為90度的情況(也就是地平面)。根據(jù)入侵飛機(jī)的仰角和監(jiān)控飛機(jī)機(jī)身的曲率半徑，射束峰值以及適當(dāng)糾正模型700的特征可能不同。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過(guò)根據(jù)入侵飛機(jī)的仰角自動(dòng)選擇查找表，應(yīng)用糾正模型。不同機(jī)身尺寸和不同仰角的多個(gè)查找表可以預(yù)先計(jì)算。在計(jì)算了入侵飛機(jī)的仰角之后，適當(dāng)?shù)剡x擇糾正的查找表。該選擇還可以基于機(jī)身監(jiān)控飛機(jī)的尺寸。例如，使用從入侵飛機(jī)輸入信號(hào)中獲得的高度信息以及與入侵飛機(jī)的距離可以計(jì)算入侵飛機(jī)的仰角?？梢杂萌魏畏绞酱_定該距離，例如發(fā)射信號(hào)和入侵飛機(jī)響應(yīng)之間的延遲時(shí)間。
以上參考較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，讀過(guò)本說(shuō)明書(shū)的本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員將理解不脫離本發(fā)明的范圍較佳實(shí)施例可以進(jìn)行變化和改變。例如，糾正模型不采用查找表，而是采用數(shù)學(xué)公式，該公式根據(jù)存儲(chǔ)的不同機(jī)身尺寸和仰角的糾正值改變糾正。這些和其它變化或改變?cè)噲D包含在以下權(quán)利要求書(shū)所表達(dá)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種確定無(wú)線電信號(hào)源方位的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括a.第一天線，它在第一方向上具有最大靈敏度，并響應(yīng)信號(hào)源提供具有第一振幅的第一信號(hào)，第一天線與第一地平面關(guān)聯(lián)；b.第二天線，它在不同于第一方向的第二方向上具有最大靈敏度，并響應(yīng)信號(hào)源提供具有第二振幅的第二信號(hào)，第二天線與第二地平面關(guān)聯(lián)；c.第三天線，它在不同于第一方向和第二方向的第三方向上具有最大靈敏度，并響應(yīng)信號(hào)源提供具有第三振幅的第三信號(hào)，第三天線與第三地平面關(guān)聯(lián)；和d.耦合到第一、第二和第三天線的計(jì)算機(jī)，它響應(yīng)第一、第二和第三信號(hào)確定最大振幅信號(hào)和次最大振幅信號(hào)；確定最大振幅信號(hào)和次最大振幅信號(hào)之差；并根據(jù)差值的線性函數(shù)確定方位，其中根據(jù)與最大振幅信號(hào)和次最大振幅信號(hào)關(guān)聯(lián)的各個(gè)地平面之差，確定線性函數(shù)的斜率。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一、第二和第三天線裝配在機(jī)身上，地平面之差沿各個(gè)方向?qū)?yīng)于各個(gè)機(jī)身曲率。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，各個(gè)地平面中的兩個(gè)實(shí)際上相同。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)將線性函數(shù)作為公式執(zhí)行的指令，計(jì)算機(jī)確定方位。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于a.該計(jì)算機(jī)包括查找表；b.查找表包括預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記。
6.如權(quán)利要求5所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，查找表提供預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該標(biāo)記由振幅差為索引。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，查找表包括a.根據(jù)第一斜率第一預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該第一斜率根據(jù)第一地平面和第二地平面之間的第一差值；b.根據(jù)第二斜率第二預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該第二斜率根據(jù)第二地平面和第三地平面之間的第二差值。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于a.計(jì)算機(jī)包括多個(gè)用于確定方位的斜率的標(biāo)記；和b.計(jì)算機(jī)響應(yīng)系統(tǒng)輸入，以指定的斜率工作。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)與特定機(jī)身的關(guān)聯(lián)響應(yīng)輸入。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)工作期間計(jì)算機(jī)時(shí)時(shí)響應(yīng)輸入。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)斜率的標(biāo)記包括使用多個(gè)斜率中每一個(gè)預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于a.計(jì)算機(jī)包括多種斜率的標(biāo)記，每個(gè)斜率用于確定方位；和b.計(jì)算機(jī)響應(yīng)系統(tǒng)輸入，以多種斜率中指定的多個(gè)斜率工作。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)與特定機(jī)身的關(guān)聯(lián)響應(yīng)輸入。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)工作期間計(jì)算機(jī)時(shí)時(shí)響應(yīng)輸入。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，指定的多個(gè)斜率包括根據(jù)地平面仰角的斜率標(biāo)記。
16.一種用于確定無(wú)線電信號(hào)源方位的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括a.第一天線，它在第一方向上具有最大靈敏度，并響應(yīng)信號(hào)源提供具有第一振幅的第一信號(hào)，第一天線與第一地平面關(guān)聯(lián)；b.第二天線，它在不同于第一方向的第二方向上具有最大靈敏度，并響應(yīng)信號(hào)源提供具有第二振幅的第二信號(hào)，第二天線與第二地平面關(guān)聯(lián)；c.第三天線，它在不同于第一方向和第二方向的第三方向上具有最大靈敏度，并響應(yīng)信號(hào)源提供具有第三振幅的第三信號(hào)，第三天線與第三地平面關(guān)聯(lián)；d.測(cè)距子系統(tǒng)，用于確定信號(hào)源的距離；e.高度子系統(tǒng)，用于確定系統(tǒng)高度和信號(hào)源高度；和f.耦合到第一、第二和第三天線的計(jì)算機(jī)，它響應(yīng)第一、第二和第三信號(hào)確定最大振幅信號(hào)和次最大振幅信號(hào)；確定最大振幅信號(hào)和次最大振幅信號(hào)之間的振幅差；根據(jù)信號(hào)源的距離、系統(tǒng)高度和信號(hào)源高度，確定信號(hào)源的仰角；并根據(jù)振幅差的線性函數(shù)確定方位，其中根據(jù)仰角以及與最大振幅信號(hào)和次最大振幅信號(hào)關(guān)聯(lián)的各個(gè)地平面之差，線性函數(shù)具有斜率。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)信號(hào)源發(fā)射提供的高度標(biāo)記，高度子系統(tǒng)確定信號(hào)源的高度。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一、第二和第三天線裝配在機(jī)身上，地平面之差沿各個(gè)方向?qū)?yīng)于各個(gè)機(jī)身曲率。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，各個(gè)地平面中的兩個(gè)實(shí)際上相同。
20.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)將線性函數(shù)作為公式執(zhí)行的指令，計(jì)算機(jī)確定方位。
21.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于a.該計(jì)算機(jī)包括查找表；和b.查找表包括預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記。
22.如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，查找表提供預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該標(biāo)記由振幅差為索引。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，查找表包括a.根據(jù)第一斜率第一預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該第一斜率根據(jù)第一地平面和第二地平面之間的第一差值；b.根據(jù)第二斜率第二預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該第二斜率根據(jù)第二地平面和第三地平面之間的第二差值。
24.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于a.計(jì)算機(jī)包括多個(gè)用于確定方位的斜率的標(biāo)記；和b.計(jì)算機(jī)響應(yīng)系統(tǒng)輸入，以指定的斜率工作。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)與特定機(jī)身的關(guān)聯(lián)響應(yīng)輸入。
26.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)工作期間計(jì)算機(jī)時(shí)時(shí)響應(yīng)輸入。
27.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)斜率的標(biāo)記包括使用多個(gè)斜率中每一個(gè)預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記。
28.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于a.計(jì)算機(jī)包括多種斜率的標(biāo)記，每個(gè)斜率影響各個(gè)線性函數(shù)以確定方位；和b.計(jì)算機(jī)響應(yīng)系統(tǒng)輸入，以多種斜率中指定的多個(gè)斜率工作。
29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)與特定機(jī)身的關(guān)聯(lián)響應(yīng)輸入。
30.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)工作期間計(jì)算機(jī)時(shí)時(shí)響應(yīng)輸入。
31.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，指定的多個(gè)斜率包括根據(jù)地平面仰角的斜率標(biāo)記。
32.一種用于確定無(wú)線電信號(hào)源方位的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括a.第一天線，它在第一方向上具有最大靈敏度，并響應(yīng)信號(hào)源提供具有第一振幅的第一信號(hào)；b.第二天線，它在不同于第一方向的第二方向上具有最大靈敏度，并響應(yīng)信號(hào)源提供具有第二振幅的第二信號(hào)；c.測(cè)距子系統(tǒng)，用于確定信號(hào)源的距離；d.高度子系統(tǒng)，用于確定系統(tǒng)高度和信號(hào)源高度；和e.耦合到第一和第二天線的計(jì)算機(jī)，它確定第一振幅和第二振幅之間的振幅差；根據(jù)信號(hào)源的距離、系統(tǒng)高度和信號(hào)源高度，確定信號(hào)源的仰角；并根據(jù)振幅差的線性函數(shù)確定方位，其中根據(jù)仰角，線性函數(shù)具有斜率。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)將線性函數(shù)作為公式執(zhí)行的指令，計(jì)算機(jī)確定方位。
34.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于a.該計(jì)算機(jī)包括查找表；和b.查找表包括預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記。
35.如權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，查找表提供預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該標(biāo)記由振幅差為索引。
36.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于，查找表包括a.根據(jù)第一斜率第一預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該第一斜率根據(jù)第一仰角；和b.根據(jù)第二斜率第二預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該第二斜率根據(jù)第二仰角。
37.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于a.計(jì)算機(jī)包括多種用于確定方位的斜率的標(biāo)記；和b.計(jì)算機(jī)響應(yīng)系統(tǒng)輸入，以多種斜率中指定的多個(gè)斜率工作。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)工作期間計(jì)算機(jī)時(shí)時(shí)響應(yīng)輸入。
39.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，指定的多個(gè)斜率包括根據(jù)地平面仰角的斜率標(biāo)記。
40.一種用于飛機(jī)中的計(jì)算機(jī)，其特征在于，它包括a.至少一個(gè)輸入端，用于接收天線信號(hào)；和b.存儲(chǔ)器，它包括以下標(biāo)記(1)具有斜率的線性函數(shù)；和(2)確定方位的指令，該指令包括確定選擇的一對(duì)天線信號(hào)的振幅差；根據(jù)一對(duì)天線信號(hào)中一個(gè)選擇天線信號(hào)的標(biāo)記確定斜率；和根據(jù)線性函數(shù)、振幅差和斜率確定方位。
41.如權(quán)利要求40所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，確定方位的步驟還包括根據(jù)將線性函數(shù)作為公式執(zhí)行的指令，確定方位。
42.如權(quán)利要求40所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于a.存儲(chǔ)器還包括查找表；和b.確定斜率的步驟還包括根據(jù)選擇天線信號(hào)的標(biāo)記訪問(wèn)查找表。
43.如權(quán)利要求42所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，查找表提供預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該標(biāo)記由振幅差索引。
44.如權(quán)利要求42所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于a.存儲(chǔ)器還包括多個(gè)用于確定方位的斜率的標(biāo)記；和b.計(jì)算機(jī)響應(yīng)第二輸入，以指定的斜率工作。
45.如權(quán)利要求44所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)與特定機(jī)身的關(guān)聯(lián)響應(yīng)第二輸入。
46.如權(quán)利要求44所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，在系統(tǒng)工作期間計(jì)算機(jī)時(shí)時(shí)響應(yīng)第二輸入。
47.如權(quán)利要求44所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，多個(gè)斜率的標(biāo)記包括使用多個(gè)斜率中每一個(gè)預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記。
48.如權(quán)利要求42所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于a.一對(duì)天線信號(hào)中的每一個(gè)與具有各自取向的各個(gè)天線關(guān)聯(lián)；和b.查找表提供預(yù)先計(jì)算的線性函數(shù)標(biāo)記，該標(biāo)記由與一對(duì)天線信號(hào)關(guān)聯(lián)的每個(gè)天線各自取向的標(biāo)記索引。
49.如權(quán)利要求40所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于a.存儲(chǔ)器還包括多種斜率的標(biāo)記，每個(gè)斜率用于確定方位；和b.計(jì)算機(jī)響應(yīng)第二輸入，以多種斜率中指定的多個(gè)斜率工作。
50.如權(quán)利要求49所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)與特定機(jī)身的關(guān)聯(lián)響應(yīng)第二輸入。
51.如權(quán)利要求49所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，在系統(tǒng)工作期間計(jì)算機(jī)時(shí)時(shí)響應(yīng)第二輸入。
52.如權(quán)利要求49所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于，指定的多個(gè)斜率包括根據(jù)地平面仰角的斜率標(biāo)記。
全文摘要
一種用于確定無(wú)線電信號(hào)源方位的系統(tǒng)，它包括四個(gè)天線和一個(gè)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)從天線接收信號(hào)作為輸入，并識(shí)別哪個(gè)天線提供最大的振幅信號(hào)，哪個(gè)天線提供次最大的振幅信號(hào)。將這些振幅相減，以確定振幅差。然后，根據(jù)振幅差的線性函數(shù)確定方位。線性函數(shù)是計(jì)算機(jī)接收到的天線信號(hào)分段線性逼近的模型。線性函數(shù)中所用的斜率依賴于提供最大振幅信號(hào)的天線一致性。當(dāng)提供最大振幅信號(hào)的天線朝向機(jī)身曲率地裝配在機(jī)身上時(shí)，即面向左舷和右舷，那么與提供最大振幅信號(hào)的天線裝配在機(jī)身上并朝向前部和后部時(shí)相比，使用不同的斜率。由于機(jī)身形狀和仰角系統(tǒng)高度與無(wú)線電信號(hào)源高度之差產(chǎn)生的仰角，使用不同的斜率將產(chǎn)生更精確的方位計(jì)算。方位可用于空中交通警成和防撞系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01S3/28GK1402836SQ00816648
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2000年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月12日
發(fā)明者M·D·史密斯 申請(qǐng)人:L3通訊股份有限公司