摘 要:本文介紹了微波著陸系統(tǒng)的設(shè)備組成以及幾種信號(hào)格式,簡(jiǎn)述了基本信號(hào)格式和序列信號(hào)格式兩種信號(hào)格式的所產(chǎn)生過(guò)程,并提供了一種莫爾斯碼信號(hào)應(yīng)用的具體應(yīng)用例。
關(guān)鍵詞:基本信號(hào);序列信號(hào);莫爾斯碼功能;數(shù)據(jù)處理模塊
1 前言
微波著陸系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱,MLS)是一種精密的引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)、著陸和滑行的系統(tǒng),它使用的頻率波段范圍為5031MHz-5091MHz?;谙喙舱裉炀€實(shí)現(xiàn)20000度/秒的掃描速率,通過(guò)飛機(jī)接收到的往掃和反掃的時(shí)間間隔Δt來(lái)完成飛機(jī)方位角、仰角及距離的測(cè)量,為飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸提供多種引導(dǎo)信息,如進(jìn)場(chǎng)引導(dǎo)信息、拉平信息和復(fù)飛信息等。確保安全進(jìn)場(chǎng)著陸依賴于微波著陸系統(tǒng)信號(hào)的正確實(shí)現(xiàn)。
2 微波著陸系統(tǒng)組成及信號(hào)格式
1、設(shè)備組成
方位制導(dǎo)設(shè)備、仰角制導(dǎo)設(shè)備、拉平制導(dǎo)設(shè)備、反方位制導(dǎo)設(shè)備、精密測(cè)距儀以及基本數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)是構(gòu)成微波著陸系統(tǒng)的重要組成部分。
(1)方位引導(dǎo)裝置通常與精密測(cè)距儀一起使用,安裝在跑道中心延伸部分外300米處。定向引導(dǎo)裝置的結(jié)構(gòu)主要包括發(fā)射器,檢測(cè)器,不間斷電源,天線,本地控制器,便攜式測(cè)試接收器和原位檢測(cè)控制裝置。
(2)仰角制導(dǎo)設(shè)備一般安裝在距離數(shù)據(jù)點(diǎn)衡偏130-180米區(qū)域內(nèi),仰角制導(dǎo)器不僅可以為進(jìn)場(chǎng)著陸的飛機(jī)提供對(duì)于下滑到的垂直引導(dǎo)信息,但是,與儀表著陸滑行相比,它可以將提供給飛行員的滑動(dòng)角度范圍擴(kuò)展到15度。駕駛員可以控制飛行器在由高度引導(dǎo)裝置提供的滑移角覆蓋范圍內(nèi)的任何滑行路徑上被精確地引導(dǎo)。
(3)水準(zhǔn)引導(dǎo)裝置的主要功能是確保飛機(jī)成功完成從運(yùn)行到水平到主輪接地的著陸過(guò)程。拉平制導(dǎo)臺(tái)的功能是提供進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)在拉平階段時(shí)具體地面的高度數(shù)據(jù)。拉平制導(dǎo)通常安裝在接近進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)著陸點(diǎn)跑道的一側(cè)。
(4)除了反向引導(dǎo)裝置的安裝位置在跑道入口處的中心延長(zhǎng)線側(cè)之外,反向引導(dǎo)裝置和定向引導(dǎo)裝置以相同的原理工作。該功能是扭轉(zhuǎn)飛機(jī)起飛,繞行或離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)的指導(dǎo)。
(5)精確測(cè)距通常與定向引導(dǎo)裝置一起使用,并且通常安裝在跑道終端的中心延長(zhǎng)線上它的作用是為每一架進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)提供相對(duì)于設(shè)備天線設(shè)備的距離數(shù)據(jù),保障飛機(jī)在全自動(dòng)進(jìn)場(chǎng)和著陸過(guò)程中能夠按照設(shè)計(jì)軌跡進(jìn)場(chǎng)、著陸和滑跑。
(6)微波著陸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以為飛機(jī)提供進(jìn)場(chǎng)、著陸和滑行的數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)可以分為基本數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)?;緮?shù)據(jù)包括地面設(shè)備識(shí)別、低可用下滑道、微波著陸系統(tǒng)設(shè)備性能情況、信號(hào)覆蓋范圍以及所有頻道等。輔助數(shù)據(jù)主要包含地面設(shè)備的安裝情況、跑到情況、航空氣象數(shù)據(jù)和以及區(qū)域?qū)Ш椒矫娴臄?shù)據(jù)等。
2、信號(hào)格式
微波著陸系統(tǒng)的信號(hào)格式分為十二種數(shù)據(jù)字信號(hào)、五種角度制導(dǎo)信號(hào),通過(guò)對(duì)上述十七種基本信號(hào)的發(fā)送方式進(jìn)行排列組合,又可以將信號(hào)格式分為四種序列對(duì)信號(hào)流和兩種全功能信號(hào)流。微波著陸系統(tǒng)的信號(hào)格式是基于時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)形成的。通過(guò)發(fā)送掃描信號(hào)和方位信號(hào)的數(shù)據(jù)字,仰角信號(hào)等,可以在相同的頻率上操作引導(dǎo)功能和數(shù)據(jù)傳輸功能。不同功能的信號(hào)發(fā)射順序和時(shí)段是可以調(diào)整的,可以做到抗同步干擾;可以基于飛機(jī)接近,著陸和滑行的實(shí)際條件來(lái)增加或減少信號(hào)格式,而不會(huì)影響接收器的正常操作。
3 微波著陸系統(tǒng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)
1、基本信號(hào)產(chǎn)生
十七種基本信號(hào)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是相同的,只是在不同功能的基本信號(hào)處理方式都有各自對(duì)應(yīng)的子模塊。負(fù)責(zé)調(diào)用本設(shè)計(jì)中各個(gè)模塊的頂層模塊從負(fù)責(zé)提供本設(shè)計(jì)所需所有參數(shù)信號(hào)的參數(shù)化模塊讀取所有需要的信號(hào)后將參數(shù)信號(hào)傳輸?shù)組LS模塊。MLS根據(jù)信號(hào)對(duì)信號(hào)的輸出模式進(jìn)行篩選,不同的信號(hào)數(shù)模模式選擇對(duì)應(yīng)的子模塊進(jìn)行處理,最后將處理后的波形信息反饋到頂層模塊中完成輸出。以方位信號(hào)為例,MLS調(diào)用的子模塊為mls-az-add模塊。
2、序列信號(hào)產(chǎn)生
四個(gè)序列信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方式也基本相同,區(qū)別在于,四個(gè)序列信號(hào)由于包含的基本信號(hào)不同,導(dǎo)致其連接的基本信號(hào)子模塊也不一樣,本文以序列Ⅰ為例。該序列信號(hào)的基本信號(hào)包括了方位信號(hào)、反方位信號(hào)、拉平信號(hào)、仰角信號(hào)和基本數(shù)據(jù)字,六種信號(hào)實(shí)現(xiàn)了十種序列信號(hào)輸出形式,其使用的數(shù)據(jù)讀取的模塊為mls-xl-Ⅰ,其讀取數(shù)據(jù)的方式與方位信號(hào)模塊讀取方式相同。在進(jìn)行序列Ⅰ信號(hào)實(shí)現(xiàn)的流程中,首先通過(guò)基本信號(hào)模塊實(shí)現(xiàn)基本信號(hào)的輸出,再講輸出的基本信號(hào)通過(guò)mls-xl-Ⅰ模塊進(jìn)行處理的對(duì)應(yīng)的序列信號(hào),最后將序列信號(hào)反饋啊到定測(cè)模塊中濟(jì)寧輸出,得到的最終輸出信號(hào)就為序列Ⅰ信號(hào)。由于序列信號(hào)在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生延遲,則需要在每次序列信號(hào)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)行提前處理,以保證信號(hào)的不間斷性和精確性。例如信號(hào)的延時(shí)由一個(gè)單位時(shí)鐘,則順位序列信號(hào)處理時(shí)間應(yīng)該在上一個(gè)序列信號(hào)處理結(jié)束前的一個(gè)單位時(shí)鐘前開(kāi)始。
4 微波著陸系統(tǒng)信號(hào)應(yīng)用情況
摩爾斯電碼是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信代碼。實(shí)現(xiàn)摩爾斯電碼功能所需的模塊是摩爾斯電碼功能模塊和基本數(shù)據(jù)字6模塊,基本數(shù)據(jù)字6模塊主要提供接地設(shè)備的代碼。摩爾斯電碼功能模塊處理地面設(shè)備代碼。摩爾斯電碼模塊的時(shí)基信號(hào)由mls-seque模塊提供。在摩爾斯電碼模塊讀取數(shù)據(jù)之后,首先,基于c語(yǔ)言代碼建立使用十六進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式的文檔數(shù)據(jù)表,并且文檔數(shù)據(jù)表中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示字母解碼。數(shù)據(jù)的高四位是編碼的點(diǎn)數(shù)(0/1),低八位表示相應(yīng)位數(shù)的點(diǎn)(0/1)。這樣可以迅速的獲取所需密碼的字母的編碼個(gè)數(shù)和點(diǎn)劃位置。設(shè)計(jì)“1”是摩爾斯電碼的開(kāi)頭,而“0”是摩爾斯電碼的末尾,解碼了基本數(shù)據(jù)字6模塊提供的地面設(shè)備識(shí)別碼。
5 結(jié)語(yǔ)
微波著陸系統(tǒng)的信號(hào)格式可以分為基本信號(hào)格式和序列信號(hào)格式,基本信號(hào)的形成基于不同的處理模塊實(shí)現(xiàn)。而序列信號(hào)則是根據(jù)不同的基本信號(hào)組成和排列方式以及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)摩爾斯電碼功能模塊和基本數(shù)據(jù)字6模塊,可以實(shí)現(xiàn)微波著陸系統(tǒng)的莫爾斯碼信號(hào)輸出。
參考文獻(xiàn)
[1]彭雪梅,張輝.微波著陸系統(tǒng)信號(hào)的模擬與應(yīng)用[J].電子科技,2008,21(6):18-21.
[2]白磊.微波著陸系統(tǒng)(MLS)接收機(jī)的數(shù)字信號(hào)處理[D].西安電子科技大學(xué),2008.
[3]馮翔,張斌.基于FPGA的微波著陸系統(tǒng)信號(hào)模擬器設(shè)計(jì)[J].電光與控制,2017(10):96-101.
[4]蘇鵬達(dá).微波著陸系統(tǒng)模擬信號(hào)的研究及FPGA實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué),2014.
[5]李輝,趙建偉.基于多徑效應(yīng)微波著陸系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理方法[J].艦船電子對(duì)抗,2015,38(3):54-58.
[6]陳斌.微波著陸系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代導(dǎo)航,2014(2):121-126.
作者簡(jiǎn)介:
王曉松(1990.08--);性別:男,籍貫:天津,學(xué)歷:本科,畢業(yè)于天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院;現(xiàn)有職稱:助理工程師;研究方向:微波著陸系統(tǒng);