塔康导航自动选台方法技术

本发明专利技术公开的一种塔康导航自动选台方法，旨在减少自动选台次数，可以保证塔康导航精度和连续性.本发明专利技术通过下述技术方案实现：确定实施塔康双台导航的有效塔康双台几何分布后；依据先距离搜索、再夹角搜索和最优夹角选台的原则，确定塔康导航基本选台模块；基于有效夹角变化区间设计减少选台切换次数的策略，计算飞机与所选两塔康台的距离和夹角，在所设置的有效夹角变化区间内，直接以上一时刻的选台结果作为当前时刻的选台结果，反之，若距离值或夹角值两者至少有一个不满足条件，则执行基本选台模块。将基本选台模块与减少选台切换次数的策略组合，实现数据采集、数据分析、数据处理和结果显示功能，即得到一种优化的塔康导航自动选台方法。动选台方法。动选台方法。

【技术实现步骤摘要】
塔康导航自动选台方法


[0001]本专利技术涉及一种用于塔康TACAN空中导航设备控制系统的自动选台方法。

技术介绍

[0002]塔康是一种无线电导航定位系统,它由机载设备、塔康信标、信标检测信标模拟器和塔康指示控制设备等组成。其作用距离为200海里，工作频段为962～1213兆赫，是一种近程极坐标式无线电导航系统。系统工作时地面信标台接收来自机载设备的测距询问信号并按照特定的技术要求向其覆盖区域发射方位信号、测距回答信号及信标识别信号，以供机载设备进行测位测距和识别。塔康信标以旋转天线方向性图的形式向作用空域发射无线电信号，为安装有塔康机载设备的飞机提供方位测量信息，同时作为测距应答机，接收并回答机载设备发来的测距询问信号。塔康机载设备接收塔康信标发射的方位信号，实现方位角的测量，同时作为测距询问机发射和接收测距信号，实现距离数据测量，所测得方位和距离数据通过机载设备指示器直观显示以帮助飞行员飞航。塔康系统测距时，飞机必须发送询问脉冲对信号，因而测距时是有源系统，塔康导航系统的测距误差与地美仪导航系统相同。塔康导航系统测向时机上设备无须发送信号，因而测向时是无源系统。塔康地面信标台是实现系统定位的基点,因此地面台的各项技术指标精准稳定是安全导航的关键要素。塔康系统作为飞机导航的主要设备，被广泛应用于航空近程无线电导航系统当中。民航中除通过地美仪系统和伏尔系统实现飞机引航外，还往往使用地美仪/地美仪、地美仪/伏尔组合系统实现区域导航，由于塔康系统可看做地美仪和伏尔同址安装的组合，因而民航中区域导航的应用也为塔康系统可通过ρ
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θ和ρ
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ρ方式实现定位提供了重要依据。除可通过ρ
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θ和ρ
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ρ方式完成定位外，塔康系统的另一重要优势在于其测距和测角误差通常较为稳定，因而利用塔康系统实现定位的另一重要优势在于其误差不会像惯性导航系统那样随时间发散。由于单塔康台输出的斜距和方位信息可通过ρ
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θ方式完成定位，双塔康台输出的斜距信息可通过ρ
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ρ方式完成定位，因而仅使用塔康输出的斜距和方位信息引导飞航实质上是对导航资源的一种浪费。综上所述，塔康系统可作为卫星导航信号拒止条件下的一种重要备份。
[0003]当前国内应用塔康系统输出的观测信息进行导航相关的研究几乎处于空白，而美国早在多年前就设计了塔康双台定位系统以提供卫星导航信号拒止条件下的备份，所完成的主要工作包括：(1)通过分时复用的方式实现一个塔康机载设备同时接受两个地面塔康信标发出的测距和方位信号；(2)自动选台功能设计；(3)塔康单台及双台导航算法设计。开展塔康导航相关的研究具有重要意义。自动选台功能的设计和塔康单台及双台导航算法的设计更多属于软件层面的研究，因而可更早地开展研究。当前民航中基于地美仪/地美仪组合广泛研究的选台策略包括如下三类：(1)传统的选台策略；(2)基于实际导航性能的选台策略；(3)基于水平精度因子的选台策略。第二类基于实际导航性能的选台策略存在的问题在于：虽然当前针对实际导航性能的计算方法开展了大量的研究，但所开展的研究无法统一，即无法确定到底哪种方案更为可靠，因而不建议在实际选台策略中使用。第三类基于水平精度因子的选台策略借鉴了卫星导航系统中精度因子的概念，该策略存在的问题在于无
法规避量测野值对水平精度因子计算的影响，即一个量测野值的引入会导致精度因子计算异常，进而可能影响系统切换台，而实际上此时系统可能并不需要切换台。传统的选台方案采用先“距离搜索”再“夹角搜索”最后“最优夹角选台”的策略进行选台，在实际应用中虽无法达到最优的导航精度，但选台结果可靠，被应用于基于地美仪/地美仪组合的区域导航自动选台算法中。
[0004]自动选台功能设计的主要内容为设计自动选台程序，确定与飞机实时位置几何分布最优的塔康台站，其目的在于选择最优的塔康台或塔康台组合，保证塔康导航精度。在地面塔康台分布密集的区域，传统的选台策略会出现地面台频繁切换的问题，严重影响导航精度和连续性。具体来说，面临选台时，机载设备要向新的地面台站发射询问信号，在重新定台的过程中会出现短时间的停工期，并且在停工期内塔康导航无输出，影响导航的精度和连续性。在传统选台功能的基础上，已有研究针对地面台频繁切换的问题开展了研究，所研究的方案在预先知道下一时刻航路点的基础上，将当前时刻选台结果与前一时刻以及后一时刻的选台结果进行对比，通过判断前一时刻与当前时刻的选台结果在当前时刻是否仍然可用确定当前时刻的选台结果。该方案本质上属于提前规划选台结果，因而有效地减少了地面台切换次数，然而存在的问题是必须知道下一航路点的位置，对于民航飞机而言这种方案是有效的，但紧急状况下的飞航往往具备不可预测性，因而无法提前预知下一时刻航路点的位置，更无法去规划相应的选台结果。基于实际导航性能和基于水平导航精度因子的选台方案尚需要在参数计算可靠性以及理论完备性等方面进行进一步的验证。
[0005]使用塔康双台实现导航时，只有当飞机处于两个塔康台站的有效导航信号公共覆盖范围内时，飞机才能收到这两个导航台发出的信号。此外，飞机与两个塔康台之间几何连线的夹角必须在30
°
～150
°
之间，只有同时满足这两个条件，才能实现可靠的导航定位。对于导航台的选取，需要考虑其有效信号的覆盖范围。
[0006]综上所述，针对塔康导航自动选台功能而言，首先国内缺少选台功能算法相关的研究，其次若直接借鉴民航地美仪/地美仪自动选台功能算法，为减少地面台切换次数，需要预知航路点的位置，这极大地限制了选台功能算法的普适性，因此，设计一类普适性更强的自动选台算法是提高塔康导航精度和连续性的关键技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种具有更高的精度和更大的抗干扰性自动化水平高、工作可靠，旨在减少自动选台次数，可以保证塔康导航精度和连续性的自动选台方法，以解决塔康导航的自动选台问题。
[0008]本专利技术的上述目的可以通过以下措施来得到，一种塔康导航自动选台方法，其特征在于包括如下步骤：在塔康单台导航有效信号覆盖范围分析的基础上，分析塔康双台导航有效信号覆盖范围，确定实施塔康双台导航的有效塔康双台几何分布；依据先“距离搜索”再“夹角搜索”最后“最优夹角选台”的原则，确定塔康导航基本选台模块；为减少选台切换次数，基于有效夹角变化区间设计减少选台切换次数的策略。自动判断当前时刻是否需要切台，若上一时刻选台结果不为双台则执行基本选台模块，若上一时刻选台结果为双台，计算飞机与上一时刻所选两塔康台的距离，同时计算飞机与塔康台几何连线的夹角，当距离值在有效导航信号覆盖范围内，夹角值在所设置的有效夹角变化区间内，直接以上一时
刻的选台结果作为当前时刻的选台结果，反之，若距离值或夹角值两者至少有一个不满足条件，则执行基本选台模块。将基本选台模块与减少选台切换次数的策略组合，实现数据采集、数据分析、数据处理和结果显示功能，即得到一种优化的塔康导航自动选台方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塔康导航自动选台方法，其特征在于包括如下步骤：在塔康单台导航有效信号覆盖范围分析的基础上，分析塔康双台导航有效信号覆盖范围，确定实施塔康双台导航的有效塔康双台几何分布；依据先“距离搜索”再“夹角搜索”最后“最优夹角选台”的原则，确定塔康导航基本选台模块；为减少选台切换次数，基于有效夹角变化区间设计减少选台切换次数的策略，自动判断当前时刻是否需要切台，若上一时刻选台结果不为双台则执行基本选台模块，若上一时刻选台结果为双台，计算飞机与上一时刻所选两塔康台的距离，同时计算飞机与塔康台几何连线的夹角，当距离值在有效导航信号覆盖范围内，夹角值在所设置的有效夹角变化区间内，直接以上一时刻的选台结果作为当前时刻的选台结果，反之，若距离值或夹角值两者至少有一个不满足条件，则执行基本选台模块，将基本选台模块与减少选台切换次数的策略组合，实现数据采集、数据分析、数据处理和结果显示功能，即得到一种优化的塔康导航自动选台方法。2.如权利要求1所述的塔康导航自动选台方法，其特征在于：所述的“距离搜索”是通过计算飞机与塔康台站的距离，选择距离在塔康有效导航信号覆盖范围3～160海里之间的塔康台。3.如权利要求1所述的塔康导航自动选台方法，其特征在于：所述的“夹角搜索”是通过计算飞机与塔康双台几何连线的夹角，确定满足夹角在30
°
～150
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之间的塔康台组合。4.如权利要求1所述的塔康导航自动选台方法，其特征在于：所述的“最优夹角选台”是在经“夹角搜索”后所确定的塔康台组合中选择飞机与塔康台对几何连线夹角最接近90
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的塔康台组合。5.如权利要求1所述的塔康导航自动选台方法，其特征在于：当飞机位于一个塔康台的有效导航信号覆盖范围内时，通过塔康台输出的斜距和方位信息实现塔康单台定位。6.如权利要求1所述的塔康导航自动选台方法，其特征在于：塔康双台导航有效信号覆盖范围通过如下方式进行确定：设A、B为两个塔康台站，分别以这两个台站为圆心，作半径分别为3海里和160海里的同心圆，其中3海里范围内为塔康台站的顶空盲区，属于塔康双台导航的不可更新区域；3～160海里为有效导航区域，以塔康台站A、塔康台站B两地面台间距离的半径为边长，塔康台站A、塔康台站B两点为端点作等边三角形，三角形另一端点O1和O2为圆心，以塔康台站A和塔康台站B之间的距离为半径作圆，以确保公共覆盖区内，飞机与两塔康台几何连线间的夹角在30
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至150
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之间。7.如权利要求1所述的塔康导航自动选台方法，其特征在于：当程序进入基本选台模块时，基本选台模块首先进行第一步距离搜索，选出与飞机距离在3～...

【专利技术属性】
技术研发人员：方涛，罗治斌，钱东，任晗，梁淏翔，曾小东，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：