一种获取共道航向信标站台最小保护间距的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种获取共道航向信标站台最小保护间距的方法及系统，该方法通过天线辐射角度和天线方向图建立共道LOC的典型场景模型；利用航向信标/航向信标站间距曲线图拟合得到满足干扰保护比的需求保护间距；获取航向信标/航向信标站间空间物理间距；通过需求保护间距和空间物理间距获得共道航向信标的最小保护间距。该系统包括控制单元与对应的场景模型转换单元、场景模型计算单元、比较单元和输出单元双向连接；存储单元与对应的场景模型转换单元、场景模型计算单元、比较单元双向连接，存储单元与输出单元单向连接；本发明专利技术考虑不同场景下的满足需求保护间距的空间物理间距的极限值，间距要求小于规定间距，有效提高LOC系统的频率利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空精密进近和着陆引导系统领域，涉及一种获取共道航向信标站台保护间距的方法及系统。
技术介绍
仪表着陆系统(InstrumentLandingSystem,ILS)是应用最广泛的飞机精密进近和着陆引导系统，由提供航向引导的航向信标(Localizer,LOC)和提供垂直引导的下滑信标(Glideslope,GS)确定下滑轨迹。LOC和GS的工作频率分别处于甚高频(108.10～111.95MHz)和特高频(329.15～333.5MHz)频段。为了确保它们的频率在其频率保护服务区(FrequencyProtectedServiceVolume,FPSV)中不受干扰，需要对ILS台站的间距进行限制。由于LOC的FPSV覆盖区涵盖了相关联的GS的FPSV，故通常只考虑LOC的保护间距即可。LOC的保护间距包含LOC/LOC共道、LOC/LOC邻道、LOC/甚高频全向信标(VeryHighFrequencyOmnidirectionalRange,VOR)邻道等情况。其中，LOC/LOC共道场景下要求的保护间距最大，是本专利的研究对象。当前，随着新建机场跑道日益增长，对LOC频率的需求不断增加，而ILS可用频率只有40个信道，其中110.3、109.1、109.5和109.9也是应急备用的频率，且建议ILS尽量不使用108.1、108.3MHz信道。如果采用为不同LOC台站指配不同频率的频率管理方式将很快导致新建LOC台站无可供分配的频率。因此，在LOC台站间进行频率复用成为解决可用频率日益匮乏的重要技术途径。使用相同频率的LOC台站称为共道LOC台站。为了提高频率利用效率，需要在保证共道LOC台站安全运行的前提下，尽可能缩小台站的空间间距。目前，美国联邦航空管理局(FederalAviationAdministration,FAA)已有规范对LOC保护间距进行了规定，并提出了查表法和计算法两种方法：(1)查表法是查找FAA频率管理运行手册中共道LOC间距表得到LOC/LOC的间距。表格法较为直观，不需计算即可得到所需站间距。查表法的缺点是：利用该间距建设共道LOC站台会降低空间频率使用效率。原因是数据较为保守，具有较大的冗余。(2)计算法则是通过计算等效信号比(Equivalentsignalratio,ESR)，并利用FAA频率管理运行手册中的LOC/LOC站间距曲线图插值得到LOC/LOC之间的间距，计算法的精度高于查表法。计算法的缺点是：不能直接得到任意场景下的站间距。原因是FAA管理运行手册中LOC/LOC站间距曲线图不包含所有场景的数据，无法进行任何场景下的频率指配。
技术实现思路
为了解决现有技术的表格法数据较为保守，具有较大的冗余，会降低空间频率使用效率，以及计算法中LOC/LOC站间距曲线图不包含所有场景的数据，无法进行任何场景下的频率指配的技术缺陷，本专利技术提出一种获取共道航向信标站台最小保护间距的方法及系统。本专利技术的第一方面，提供一种获取共道航向信标站台最小保护间距的方法，该方法技术方案包括：步骤S1：通过天线辐射角度和天线方向图建立共道LOC的典型场景模型；步骤S2：利用航向信标/航向信标站间距曲线图拟合得到满足干扰保护比的需求保护间距；步骤S3：获取航向信标/航向信标站间空间物理间距；步骤S4：通过需求保护间距和空间物理间距获得共道航向信标的最小保护间距。本专利技术的第二方面，提供一种获取共道航向信标站台最小保护间距的系统，该系统的技术方案包括：控制单元、场景模型转换单元、场景模型计算单元、存储单元、比较单元和输出单元；所述控制单元分别与对应的场景模型转换单元、场景模型计算单元、比较单元和输出单元双向连接；所述存储单元与输出单元单向连接，存储单元分别与对应的场景模型转换单元、场景模型计算单元和比较单元双向连接；其中:控制单元发送场景模型转换指令；场景模型转换单元根据所述场景模型转换指令对场景模型进行转换，将转换后的典型场景模型存储到存储单元，并发送第一确认指令；控制单元根据所述第一确认指令，发送场景模型计算指令；场景模型计算单元根据所述场景模型计算指令，从存储单元获取所述转换后的典型场景模型；场景模型计算单元通过天线辐射角度和天线方向图建立共道航向信标的典型场景模型；场景模型计算单元利用航向信标/航向信标站间距曲线图拟合得到满足干扰保护比需求保护间距；场景模型计算单元获取航向信标/航向信标站间空间物理间距；场景模型计算单元通过需求保护间距和空间物理间距获取共道航向信标的最小保护间距；场景模型计算单元将得到的最小保护间距存储于存储单元，并发送第二确认指令；控制单元根据所述第二确认指令，发送比较指令；比较单元根据所述比较指令，从存储单元获取所述最小保护间距与标准数据；比较单元对获取的所述最小保护间距与标准数据比较，将比较结果存储于存储单元，并发送第三确认指令；控制单元根据所述第三确认指令，发送输出指令；输出单元根据所述输出指令，从存储单元获取并输出所述比较结果，并发送第四指令关闭控制单元。本专利技术的有益效果：本专利技术提出的计算方法可在满足干扰保护要求的前提下，获得更加精确的共道LOC站台间距离，该距离明显小于FAA规定的站间距离，从而可有效提高LOC系统的频率利用效率。本专利技术应用在共道航向信标频率指配中，通过计算得到的间距考虑了不同场景下的满足需求保护间距的空间物理间距的极限值，间距要求远远小于规定间距，可实现航向信标共道设备的频率保护区范围的更精确的计算，在确保设备互不干扰的情况下，合理分配频谱资源，有效提高LOC系统的航空无限电导航频率资源的利用率。其关键技术是通过拟合确定的需求保护间距和通过具有代表性的共道场景确定的空间物理间距之间的相互关系得到共道LOC最小保护间距。1.本专利技术通过天线辐射角度和天线方向图建立共道LOC的典型场景模型，可在计算共道航向信标台站时考虑台站位置关系导致的干扰差异的影响，并且便于通过数学关系式计算距离；2.本专利技术利用利用航向信标/航向信标站间距曲线图拟合得到满足干扰保护比需求保护间距，可以弥补现有表格中未能包含所有场景下的需求保护间距的不足，并且利用拟合的数学关系式便于计算；3.本专利技术通过需求保护距离和空间物理距离获得共道航向信标的最小保护间距，可在干扰保护比的前提下，最小化共道航向信标台站间的空间物理距离，从而提高频率利用效率。本专利技术解决了传统技术中，ICAO或FAA给出的共道LOC保护距离提供过查表方式得到，且数据均相对保守，不能有效地实现频率资源的复用，造成频率资源的浪费的问题。附图说明图1为本专利技术获取共道航向信标站台最小保护间距的方法流程图；图2为本专利技术获取共道航向信标站台最小保护间距的系统框架图；图3为本专利技术共道LOC模型图；图4为本专利技术天线辐射角度θ和相关天线增益曲线图；图5为本专利技术共道LOC场景图；图6为本专利技术ESR与需求保护间距之间的离散曲线和拟合曲线(17nmi和25nmi)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取共道航向信标站台最小保护间距的方法，其特征在于，该方法包括：步骤S1：通过天线辐射角度和天线方向图建立共道LOC的典型场景模型；步骤S2：利用航向信标/航向信标站间距曲线图拟合得到满足干扰保护比的需求保护间距；步骤S3：获取航向信标/航向信标站间空间物理间距；步骤S4：通过需求保护间距和空间物理间距获得共道航向信标的最小保护间距。

【技术特征摘要】
1.一种获取共道航向信标站台最小保护间距的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤S1：通过天线辐射角度和天线方向图建立共道LOC的典型场景模型；
步骤S2：利用航向信标/航向信标站间距曲线图拟合得到满足干扰保护比的需求保护间距；
步骤S3：获取航向信标/航向信标站间空间物理间距；
步骤S4：通过需求保护间距和空间物理间距获得共道航向信标的最小保护间距。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1所述的典型场景模型包括：正向共道航向信标场景、反向共道航向信标场景、平行正向共道航向信标场景和平行反向共道航向信标场景；
所述在正向共道航向信标场景下所述天线辐射角度表示为：
所述在反向共道航向信标场景下所述天线辐射角度表示为：
所述在平行正向共道航向信标场景下所述天线辐射角度表示为：
所述在平行反向共道航向信标场景下所述天线辐射角度表示为：
其中θ表示天线辐射角度、SP为干扰航向信标站点与期望航向信标站点间的空间物理间距；所述空间物理间距SP＝dU+dD，其中dU为干扰航向信标设备站点到期望航向信标设备关键点的间距，dD为期望航向信标设备站点到关键点的间距。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，引导间距为17海里的关键点对应的需求保护间距表示为：
其中SD为需求保护间距，ESR＝D/U-PD+PU-AD+AU+GU-GD为等效信号比；D/U为关键点处期望信号与干扰信号功率应当满足的比值，PD和PU分别为期望信号载波功率与干扰信号载波功率，AD和AU分别为期望发射机天线增益与干扰发射机天线增益，GD和GU分别为期望发射机在考察位置相对于主瓣天线增益的相对天线增益与干扰发射机相对天线增益。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，引导距离为25海里的关键点对应的需求保护间距表示为：
其中SD为需求的保护间距，ESR＝D/U-PD+PU-AD+AU+GU-GD为等效信号比；D/U为关键点处期望信号与干扰信号功率应当满足的比值，PD和PU分别为期望信号载波功率与干扰信号载波功率，AD和AU分别为期望发射机天线增益与干扰发射机天线增益，GD和GU分别为期望发射机在考察位置相对于主瓣天线增益的相对天线增益与干扰发射机相对天线增益。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4所述获取共道航向信标的最小保护间距步骤包括：
步骤S41：获取典型场景模型中需求保护间距和空间物理间距相等时的空间物理间距取值范围内的平均值；
步骤S42：根据所述取值范围内的平均值获取干扰发射机相对天线增益的值；
步骤S43：根据所述干扰发射机相对天线增益的值获取需求保护间距；
步骤S44：根据所述取值范围内的平均值和需求保护间距获取最小保护间距。
6.一种使用权利要求1-5任一项所述方法的获取共道航向信标站台最小保护间距的系统，其特征在于，该系统包括控制单元、场景模型转换单元、场景模型计算单元、存储单元、比较单元和输出单元；所述控制单元分别与对应的场景模型计算单元、场景模型计算单元、比较单元和输出单元双向连接；所述存储单元与输出单元单向连接，存储单元分别与对应的场景模型转换单元、场景模型计算单元和比较单元双向连接；其中:
控制单元发送场景模型转换指令；
场景模型转换单元根据所述场景模型转换指令对场景模型进行转换，将转换后的典...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，王建强，程延松，周自力，王军，刘云，
申请(专利权)人：成都民航空管科技发展有限公司，中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51