用于ADS-B验证和导航的使用到达角测量的装置、系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于ADS-B验证和导航的使用到达角测量的装置、系统和方法。针对用于目标飞行器的广播式自动相关监视(ADS-B)验证的接收器，该接收器包括用于接收来自目标飞行器的飞行跟踪信息的第一输入端，其中飞行跟踪信息指示目标飞行器的位置信息。所述接收器还包括用于接收位置和前进方向信息的第二输入端和处理模块，其中位置和前进方向信息指示经配置以连接到接收器的多元阵列天线的位置和方向，处理模块产生源自到达角度数据的测量导向角和源自所指示的目标飞行器的位置信息与限定接收器位置和方向的位置和前进方向信息的目标飞行器的期望导向角。比较器对期望导向角和测量导向角进行比较并验证目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息以及基于该验证输出认证指示。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于ADS-B验证和导航的使用到达角测量的装置、系统和方法。针对用于目标飞行器的广播式自动相关监视(ADS-B)验证的接收器，该接收器包括用于接收来自目标飞行器的飞行跟踪信息的第一输入端，其中飞行跟踪信息指示目标飞行器的位置信息。所述接收器还包括用于接收位置和前进方向信息的第二输入端和处理模块，其中位置和前进方向信息指示经配置以连接到接收器的多元阵列天线的位置和方向，处理模块产生源自到达角度数据的测量导向角和源自所指示的目标飞行器的位置信息与限定接收器位置和方向的位置和前进方向信息的目标飞行器的期望导向角。比较器对期望导向角和测量导向角进行比较并验证目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息以及基于该验证输出认证指示。【专利说明】用于ADS-B验证和导航的使用到达角测量的装置、系统和方法
此处介绍的实施例的
针对面向时间多路复用天线阵列与基于软件的接收器技术，从而能够获得在960-1215MHZ波段中进行信号到达角(AOA)测量的机会到达角。这些AOA测量的使用允许认证从其他飞行器的广播式自动相关监视(ADS-B)传输，因此使已接收的ADS-B信号的未检测欺骗变得困难。此外，在来自已经工作在960-1215MHZ波段上的各种系统的信号上使用AOA测量能够实现独立的导航功能，其给卫星导航提供选择。
技术介绍
ADS-B是一种用于追踪飞行器的监视技术，其作为下一代空中运输系统的部分，并且将取代一些作为控制飞行器的主要监视方法的地面雷达系统。通过使飞行器可视化和实时性，ADS-B增强了空中交通控制(ATC)和其他适当配备的具有每秒都有位置和速率数据传输的ADS-B飞行器的安全性。ADS-B也为廉价飞行跟踪、规划和调度提供数据基础架构。 ADS-B使用常规全球导航监视系统(GNSS)技术和相对简单的广播式通讯数据链路(ADS-B单元)作为其基础组件。ADS-B包括两种不同的服务，传输的“ADS-B出”信号和接收的“ADS-B进”信号。存在两种已被证明的ADS-B数据链路类型，但是由工作在1090MHz上的商业航空运输飞行器最常使用的其中一种本质上是一种改进的模式S应答机。目前在使用的另一个ADS-B标准被称为全球通用传讯机(UAT)，其工作在978MHz上。国际民航组织(ICAO)已经公布了用于那两种系统和工作在VHF频段(118-136)的第三系统(所谓的VHF数据链路模式-4)的标准。此处本专利技术的描述仅仅考虑到工作在USA( S卩，延伸的模式-S间歇振荡器在1090MHz上，而UAT在978MHz上)的ADS-B系统。然而，通用原理能够应用到任何频段上并且可以应用到其他ADS-B系统，比如VDL模式-4。 ADS-B使飞行器能够使用普通的GNSS (GPS, GLONASS, GALILEO等)接收器从GNSS星群得到其精确位置，然后将该位置与飞行器状态信息(如速度、前进方向、高度和航班号)组合。然后这个信息通过“ADS-B出”信号被同时地传输给其他有ADS-B功能的飞行器，并传输到ADS-B地面或卫星通讯收发器，然后该收发器实时地中继飞行器的位置和额外信息给ATC中心。 然而，ADS-B不包括验证接收自传送源的ADS-B信号的规定。欺骗的ADS-B信号相对简单并且可以限制ADS-B的最终用处。GNSS干扰设备广泛可使用，并且ADS-B欺骗可利用现成的设备来完成。地面系统能够使用带有雷达系统的多边法或交叉校验来检测假的ADS-B报告。然而，那两个选择都具有巨额的成本。此处的公开内容介绍了关于那些和其他考虑。
技术实现思路
应当明白所提供的该概要旨在以简化形式介绍概念的选择，这些概念在下面的【具体实施方式】中会进一步描述。该概要并不旨在用来限制所要求保护的主题的范围。 在此处公开的一个实施例中，一种用于目标飞行器的ADS-B验证的飞行器接收器包括在接收器端接收来自目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息的第一输入端。ADS-B飞行跟踪信息包括目标飞行器的指示的位置信息。飞行器接收器还包括用于接收位置信息和前进方向信息的第二输入端，其中所述位置信息和前进方向信息指示经配置以连接到接收器的多元阵列天线的位置和方向。飞行器接收器还包括产生源自到达角数据的测量导向角和目标飞行器的期望导向角的处理模块。目标飞行器的期望导向角源自目标飞行器的指示的位置信息和限定接收器位置和方向的位置信息和前进方向信息。处理模块还包括用来比较期望导向角和测量导向角，并验证目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息的比较器。飞行器接收器还包括输出装置，用来基于验证目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息而输出认证指示。 在此公开的另一个实施例中，一种用于ADS-B验证的系统包括具有接收来自目标飞行器的ADS-B信号的多单元天线阵列的天线阵列组件，其中ADS-B信号包括指示的位置数据。系统还包括经配置以接收来自天线阵列组件的ADS-B信号并测量相对于天线阵列组件的方向的ADS-B信号的到达角的接收器。该接收器还包括在接收器端接收来自目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息的第一输入端，其中ADS-B飞行跟踪信息包括目标飞行器的指示的位置信息。该接收器还包括接收位置信息和前进方向信息的第二输入端，其中位置信息和前进方向信息指示接收器的位置和方向。该接收器还包括处理模块，其产生源自到达角数据的测量导向角和源自目标飞行器的指示的位置信息和限定经配置以连接到接收器的多元阵列天线的位置和方向的位置信息和前进方向信息的期望导向角。该接收器还包括用于比较期望导向角和测量导向角并验证目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息的比较器。然后输出装置基于验证目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息而输出认证指示。 在此公开的另一个实施例中，一种测量到达角(AOA)的方法包括基于从接收器的模数(A/D)转换器接收到的的同步信号而循环多元阵列天线中的每个天线单元之间的换向固态开关。然后该方法继续在多元阵列天线处接收至少一个信号并在A/D转换器处将至少一个信号转换为每个离散信号的多个天线单元具体数字样本。然后该方法开始将多个天线单元具体数字样本解复用为多元阵列天线中的每个天线单元的离散数字数据流，并开始基于测量在换向多元阵列天线中的各个天线单元的每个离散数据流中识别的载波信号的相对相位而确定至少一个信号的测量Α0Α。 根据本专利技术的一个方面，提供一种用于目标飞行器的广播式自动相关监视(ADS-B)验证的飞行器接收器，其包括:用于在接收器处接收来自目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息的第一输入端，所述ADS-B飞行跟踪信息包括目标飞行器的指示的位置信息； 用于接收指示经配置以连接到接收器的多元阵列天线的位置和方向的位置信息和前进方向信息的第二输入端；处理模块，其操作以产生源自到达角数据的测量导向角，和源自目标飞行器的指示的位置信息和限定接收器的位置和方向的位置信息和前进方向信息的目标飞行器期望导向角；用于比较期望导向角和测量导向角并验证目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息的比较器；和基于验证目标飞行器的ADS-B飞行跟踪信息而输出认证指示的输出装置。 飞机接收器中的处理模块进一步操作以基于指示的位置信息计算从接收器位置到目标飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于目标飞行器的广播式自动相关监视验证的飞行器接收器，即ADS‑B验证的飞行器接收器，所述接收器包括：第一输入端，其用于在所述接收器处接收来自所述目标飞行器的ADS‑B飞行跟踪信息，所述ADS‑B飞行跟踪信息包括所述目标飞行器的指示的位置信息；第二输入端，其用于接收指示经配置以附接到所述接收器的多元阵列天线的位置和方向的位置信息和前进方向信息；处理模块，其操作以产生源自到达角度数据的测量导向角，以及产生源自所述目标飞行器的所述指示的位置信息和限定所述接收器位置和方向的所述位置信息和前进方向信息的所述目标飞行器的期望导向角；比较器，其用于比较所述期望导向角和所述测量导向角并验证所述目标飞行器的所述ADS‑B飞行跟踪信息；和输出装置，其基于验证所述目标飞行器的所述ADS‑B飞行跟踪信息，输出认证指示。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·墨菲，W·M·哈里斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US