【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种先进的仪表着陆系统，更具体地说，是关于一类所有地面台按一定顺序辐射同频率引导脉冲的着陆系统的改进，这种改进使这样一种同频率着陆系统的地面台有可能在一个确定时钟系统里的指定时刻上辐射，并使该地面台能被一架既知道这样一个特定的指定时刻、又能获得利用该确定时钟系统时间的临场飞机唯一地识别。这种改进还对飞机给出了一个到地面站的精密距离。在单频着陆系统的一个地面台位于远离其它类似台的情况下，该地面台无需在一指定的时刻辐射，且临场飞机也不难识别该地面台。然而，如果在一紧凑的地理位置上有多个类似的着陆台彼此比较接近，则必须提供唯一地识别至少一个这样的同频率台以排除邻近的其它台的手段。在普通的着陆系统中，例如像在普通的仪表着陆系统(ILS)和FAA微波着陆系统(MLS)中，通过把一个波段中不同的频率分配给每个不同的台并将机上设备调谐到选定台的频率上来实现临场飞机和一特定地面台之间的唯一识别和信号交换。EAA MLS系统在5000到5250兆赫的频段上具有200个供其使用的单独频道，ILS系统在100到300兆赫范围里供其使用的成对频道中具有大约40个通道。因此，一个单频率着陆系统可分别识别的频道的适当数目被表明是在40至200个通道之间。在我的专利号为4429312、题为“独立的着陆监测系统”的美国专利中，讨论了一种不同型式的对一个同频着陆台的识别，在其中，为了识别该台，发射到飞机上的一些信号被脉冲编码。当飞机处在与其它地面站相隔离的偏远地区并且当飞机具有用以询问地面站的气象雷达、与雷达加在一起的一个译码电路及在飞机驾驶舱里的一个用于地面站选择的合适...
【技术保护点】
一种使飞机沿一条由预定的下滑斜度和中心线规定的最佳着陆引导路线着陆的系统，包括有：（ａ）一个或多个地面台，每个包括有一个发射机，收到一个触发信号而工作，用于对飞机辐射一个发射信号序列，该发射信号包括通过沿引导路线指向的定向引导天线辐射的 精密引导信号；（ｂ）一个机上台，包括接收所说发射信号的无线电装置以及处理器装置，响应于一个激励信号、处理所说的发射信号，以便提供用于引导飞机着陆的引导指示；（ｃ）在每个地面和机上台处的一个ＧＰＳ接收机，用于产生代表ＧＰＳ系统时间的Ｇ ＰＳ信号；（ｄ）在每个地面台处的同步装置，响应于所说ＧＰＳ信号而工作，用于产生一个激励所说发射机的触发信号；以及（ｅ）在每个机上台处的同步装置，响应于所说的ＧＰＳ信号而工作，用于产生一个激励所说处理器装置的触发信号，由此，所接收 到的对于ＧＰＳ时间同步的发射信号也对所说处理器装置的工作同步。
【技术特征摘要】
US 1986-5-15 863662中明显地看出。图1是作为本发明主题的先进的着陆系统的方块图。虽然本发明可以有许多不同形式的实施方案，但是在附图中和在以下，只详细描述和图示出一个特定的实施方案，但是，应当理解，现在的公开内容应被认为是解释本发明原理的一个例证，而不是打算将本发明局限于该用图说明的具体实施方案上。本先进着陆系统一个推荐的实施方案将参照我的U.S.4429312美国专利的着陆系统进行解释和描述。可是，应该理解，本发明提供了可以应用到许多不同着陆系统中的技术，因此，它并不局限于对那个专利中图示和描述的那类精密着陆系统的改进。如那个专利所图示的、并于其中第8和第9列所述的那样，该授予专利的系统提供了一个以地面为基础的精密着陆引导台，该台从分立天线辐射着陆指向信标及下滑斜度引导波束，这些天线沿着陆路径指向着陆飞机，该着陆指向信标及引导波束在机上被接收和处理以获得向飞行员提供着陆指示的信号。在那个专利图示的系统中，该以地面为基础的系统或者可以被触发产生与某个基准信号同步的应答，例如与气象雷达接收到的信号同步，或者该系统也可以自由运行、并只被一架着陆飞机接收和利用。这前一种型式的系统是现在的改进所针对的系统，因此，对着陆系统工作的自由运行方式将不作深入讨论。回到图1上，那里所画出的着陆系统包括一个地面台和一个机上台，地面台包括用于水平方向飞机引导的两个具有精密引导定位天线波束图23和24的定向天线21和22，其横截面用B和C标示。该地面台还包括一个产生全方向图25的非定向天线5。这些天线5、21和22由一个开关26和电缆27连接到一个雷达发射机32上。定时和开关电路29控制开关26并启动发射机32的输出。两个成对的下滑斜度天线33和34的定向天线方向性图被对准并在一个预定的下滑斜度(通常是3度)的上方和下方分别部分重叠、使得当飞机准确地沿下滑斜度着陆时，机上从这些成对天线33和34接收到的信号将相等。在垂直方向下滑斜度引导中，该地面台还包括两个用来辐射成对的精密下滑斜度引导波束33a和34a的定向天线33和34，其横截面用D和E标示。这两个天线33和34同样通过天线开关26联到发射机32上。用于水平方向引导的天线23和24的成对波束图重叠，从而使得沿着跑道延伸的中心线CL给出相等强度的信号。因此，如果在机上接收到的两个天线的信号强度相等，则飞机一定在水平方向上位于跑道中心线的上方。对于一个在着陆路线上的着陆来说，飞机上收到的所有四个引导信号将是相等的。可是，对所希望的着陆路线上、下或左、右的偏离将会引起接收机处收到的这些成对信号不平衡，向驾驶员指示出飞机已经偏离预定路线的方向，这种工作过程在我的U.S.4429312专利中已进行了透彻的描述。根据那个专利，该系统的机上台被画在图1的右边，包括了一个雷达接收机8和天线3。该雷达接收机8连接到一个距离闸门和导航处理器15上，该处理器15向一个距离读数显示器18和一个与之连接的路线偏差指示器提供距离数据。通过向定时和开关电路29送一个触发信号T2触发地面台的一次发射。这次发射含有多个依次被传递的信号序列。首先，定时和开关电路29通过全方向天线5由发射机32发出一个编码脉冲组基准信号A。该基准信号的强度用来设定机上接收机8的增益，从而保持机上接收机工作在其响应特性曲线的线性部分。在一个由定时和开关电路29所决定的固定延迟之后，开关26按顺序步进将发射机32依次接通四个定向天线21，22，33和34产生发射，包括左、右成对的指向信标脉冲和上、下成对的下滑斜度脉冲。这些脉冲一次产生一个，脉冲之间有适当的延迟。如在我的U.S.4429312专利中所解释的那样，可调整的衰减器44起平衡天线激励的作用，使得当飞机准确处在着陆路线上时，这些引导信号都具有相等的幅度。这四个引导信号的序列是预先确定和固定不变的，从而使飞机能够通过该序列中它们的顺序来识别这些信号。由图1中这些精密引导波束B，C，D和E发射的脉冲，加上来自全方向天线的基准信号组A，为机上天线接收且由接收机8传送到机上处理器15。处理器15被编制程序以利用基准信号A来确定距离，并将其显示在距离读数显示器18上，以及利用精密着陆信号B，C，D和E产生表示飞机相对于希望的着陆路线的位置的输出信号，并将它送到线路偏差指示器20上。现在将描述用于唯一地识别图1中的地面台的设备。图1的地面台配备有一个GPS接收机/计算机60，一个与接收机相连的GPS天线62以及一个时间缝隙选择器64。GPS接收机/计算机60利用GPS或NAVSTAR(导航星)卫星系统66提供精密的地理位置。地面台仅需要配一个备适于提供代表GPS系统时间的输出信号T1的接收机。利用这样的接收机正在变得愈来愈普通。在1985年11月4日版的“Aviation week & Space Technology”的第58页上题为“全球定位用作民用导航系统”中，对适用的设备给出了比较流行的描述。时间缝隙选择器64利用GPS系统时间的输出信号T1形成一个用于定时和开关装置29的触发信号T2。每个地面台都具有一个指定的唯一的时间缝隙或通道，从而使它的发射能从周围或附近的地面站的发射中区分开来。时间缝选择器64在为唯一地识别地面站而对该特定地面站规定的一个特定的GPS时钟时间上发送该信号T2。每秒钟必需产生触发信号T2的次数取决于飞机为了具有足够的引导闭环稳定性所需引导信号的速率，一个标称值是每秒钟20次。计时和开关电路29将开关26置于正确位置上，提供延时，且激励发射机32发送全方向的编码基准信号A，接着发送两组成对的定向信号B、C和D，E。现在让我们来看机上设施，正如地面台的情况一样，飞机只需要配备一个简单的能提供代表GPS系统时间的输出信号T1的GPS接收机/计算机。该接收机68还配有一个适当的天线70，接收机的输出连接到时间缝隙选择器72上。为了接收一个选择的地面台，最好时间缝隙选择器72可以调到任何一个驾驶员希望的通道上，这个地面台根据附图对应于图1中的地面台的通道。一旦时间缝隙选择器64被调到该有关的地面站，通过飞机天线3和飞机接收机8的从地面台返回的同步引导信号由于采用时间缝隙闸门的处理方法变为可分离的，而且由于不同于来自附近区域的其它地面设施以同一频率发射的同频率的同步着陆引导信号，作为有关地面站到飞机的返回信号就成为可识别了。因为所选定的地面台的发射器32被触发进入工作状态的时间是已知的，且因为在飞机上接收到该同步发射信号所用的时间能够被测量，距离闸门和导航处理器15可以容易地计算出飞机与地面台之间的距离，这个距离可以显示在飞机驾驶舱的数字显示器18上。如果安装在飞机上的GPS接收机/计算机是一个“完全的计算机”(full computer)，那么就可以得到一个代表飞机相对于地球表面地理位置的输出信号PA。因为有关的地面台是固定在地面上的，所以可以一起利用该地面台的位置PG以及飞机的位置信号PA，以获得一个飞机和该地面台间距离的直接读数18′。这个读数可以用来作对通过测量在飞机上发射和接收信号之间的时间而获得的读数18的交叉基准或检验。它也可以与高度信息一起用以确定下滑斜度的位置，因此可作为仪表的交叉基准或检验。此外，它可与下滑斜度信息一起用来交叉检查飞机的高度表。GPS时钟时间触发信号T1的计时精度是受到GPS的圆误差概率(CEP)的限制。普通的P码和C/A码的圆误差概率(CEP)预期是10到50米。微分P码和微分C/A的CEP精度，典型情况下是2至6米。因为由地面和飞机台处未知的传播延迟引起的GPS的CEP(圆误差概率)，因而亦即GPS的系统时钟误差，应该是相同的，假定使用类似的GPS设施，所以由测量引导信号从地面被发射的GPS时钟时间与该信号在空中被收到的GPS时钟时间之间的差值或间隔(即计时距离测量值)而得到的距离会使这些未知误差对消。因此，计时距离测量值精度应该与微分GPS的位...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰P奇泽姆，
申请(专利权)人：森德斯特兰德数据控制公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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