本发明专利技术公开了一种航空飞行器测控站多通道自动切换方法、装置及系统，包括以下步骤：以航空飞行器与地面测控站的相对位置关系为参考，将航空飞行器的飞行姿态分为三种状态；根据航空飞行器各个阶段的飞行轨迹，地面各种天线的功能和性能特点，以及站址周围环境因素，制定合理可行的地面天线通道接收和发射组合方案，在进行测控任务时，能够自动切换至相应飞行状态下的地面天线通道接收和发射组合完成测控任务。本发明专利技术可实现航空飞行器多套地面天线或终端配置先进、布局合理、信号无盲区以及信号通道自动切换和无缝接力等，满足航空飞行器与地面测控站之间的上下行信号传输或者通信需求，提高地面遥测遥控系统的运行效率。提高地面遥测遥控系统的运行效率。提高地面遥测遥控系统的运行效率。
【技术实现步骤摘要】
一种航空飞行器测控站多通道自动切换方法、装置及系统
[0001]本专利技术属于航空飞行器遥测遥控
，特别涉及一种航空飞行器测控站多通道自动切换方法、装置及系统。
技术介绍
[0002]航空飞行器地面遥测遥控应用一方面为了实时了解和掌握飞行器飞行的参数和状态，并保证飞行器与地面无间断信号传输；另一方面可以在关键时刻保证飞行器及人员的安全问题。随着航空飞行器遥测遥控技术日益成熟，各种先进技术和设备得到了广泛的应用，但还存在信号有盲区、系统集成化和自动化不高的情况。
[0003]通过调研发现，在采用单天线或单终端的应用案例中，为了更多地与飞行目标进行信息传递与交互，通常将地面测控站唯一的天线架设在具有一定高度的平台上，比如：建筑物楼顶或者车顶上，因此测控站天线对飞行器的测控俯仰角度很低，一般最低俯仰角度可达到
‑5°
左右，对于针状波束的高增益发射和接收天线而言，过低的俯仰角度会产生多径效应，恶化信号质量，影响测控效果。当目标从测控站头顶飞过时，若测控站天线不具备过顶跟踪能力，则会无法正常接收信号，导致出现信号中断及目标丢失等严重后果。测控站附近不同的建筑物还会产生信号遮挡，存在天线辐射盲区，造成信号中断。另外，由于天线种类配置单一，数量有限，会导致系统整体功能不完善。所以，在采用单天线或单终端的应用环境下，存在信号辐射有盲区、信号中断、目标丢失及系统功能不完善等问题。在采用多天线或多终端的应用案例中，虽然规避了单天线或单终端存在的部分问题，但仍存在天线类型选择不佳、数量配比不够、安装位置不合理、信号传输时延长及系统自动化程度低等问题。
技术实现思路
[0004]为了彻底解决以上两种应用模式下出现的问题，满足日常测控业务需要，本专利技术公开了一种航空飞行器测控站多通道自动切换方法、装置及系统，所要解决的技术问题通过以下技术方案实现。
[0005]本专利技术公开一种航空飞行器测控站多通道自动切换方法，包括以下步骤：
[0006]S1，以航空飞行器与地面测控站的相对位置关系为参考，将航空飞行器的飞行姿态分为三种状态；
[0007]S2，根据航空飞行器各个阶段的飞行轨迹，地面各种天线的功能和性能特点，以及站址周围环境因素，制定合理可行的地面天线通道接收和发射组合方案，在进行测控任务时，能够自动切换至相应飞行状态下的地面天线通道接收和发射组合完成测控任务。
[0008]优选的，所述S1中，将航空飞行器的飞行姿态分为三种状态，分别为：起飞和降落阶段、平飞阶段、过顶阶段。
[0009]优选的，所述S2中，根据航空飞行器各个阶段的飞行轨迹，地面各种天线的功能和性能特点，以及站址周围环境因素，制定合理可行的地面天线通道接收和发射组合方案为：
[0010]⑴
飞行器处于起飞和降落阶段
[0011]该状态下宽波束定向天线单元A和宽波束定向天线单元B接收遥测数据，并同时进行信号放大比较，选择两路信号中最强的一路输出；当飞行仰角≤α1，且飞行距离≤L千米时，宽波束定向天线单元A或宽波束定向天线单元B工作；当飞行仰角>α1，或者飞行距离>L千米时，宽波束定向天线单元A或B与单反射面天线单元进行切换；
[0012]在下行通道工作的同时，上行通道切换至对应的宽波束定向天线单元A或者宽波束定向天线单元B或者单反射面天线单元，上行通道正式开通，发射遥控指令；
[0013]其中，α1指飞行器与测控站宽波束定向天线单元的俯仰角，L指在宽波束定向天线单元工作时，测控系统能正常接收和解析遥测数据状态下，飞行器距离测控站的最大距离；
[0014]⑵
飞行器处于平飞阶段
[0015]该状态下宽波束定向天线单元A、宽波束定向天线单元B、单反射面天线单元均可接收遥测数据，并同时进行信号放大比较，选择三路信号中最强的一路输出；当β1>飞行仰角>α1时，主要是单反射面天线单元工作，进行GPS引导跟踪；当飞行仰角≥ψ时，单反射面天线单元的跟踪方式可由GPS引导跟踪切换至单脉冲自跟踪方式；
[0016]在下行通道工作的同时，上行通道切换至对应的单反射面天线单元，上行通道正式开通，发射遥控指令；
[0017]其中，β1指飞行器与测控站单反射面天线单元的俯仰角，ψ为θ+Φ，θ指单反射面天线单元辐射方向图的俯仰波束角度，Φ指单反射面天线单元可以工作在单脉冲自跟踪方式下的安全角度；
[0018]⑶
飞行器处于过顶阶段
[0019]当飞行仰角≥β1时，单反射面天线单元继续工作且天线高频箱中低噪放设备工作在低增益模式，同时，单反射面天线单元与半球天线单元进行信号电平对比，默认选择单反射面天线单元通道信号输出，并判断飞行器在过顶状态下单反射面天线单元是否工作异常，单反射面天线单元工作异常时，选择半球天线单元通道信号输出；
[0020]在下行通道工作的同时，上行通道切换至对应的单反射面天线单元或者半球天线单元，上行通道正式开通，发射遥控指令。
[0021]优选的，飞行器与测控站的实时距离的门限值L需结合飞行器发射EIRP、电磁波自由空间衰减、接收天线G/T值及中频接收机Eb/N0系统链路预算确定。
[0022]本专利技术公开一种航空飞行器测控站多通道自动切换装置，该装置包括：宽波束定向天线单元A、宽波束定向天线单元B、单反射面天线单元、半球天线单元、光纤/光端机单元、终端选择单元、下变频单元、上变频单元、调制解调单元，其中：
[0023]宽波束定向天线单元A和宽波束定向天线单元B，用于完成对低仰角和近距离目标的遥控指令发射和遥测信号接收；
[0024]单反射面天线单元，用于完成对远距离、高仰角及过顶目标的遥控指令发射和遥测信号接收；
[0025]半球天线单元，用于当目标在过顶飞行状态下单反射面天线单元工作异常时，接替单反射面天线单元完成对过顶目标信号的遥测信号接收和遥控指令发射；
[0026]光纤/光端机单元，用于实现各种天线单元远程部署及信号传输；
[0027]终端选择单元，用于完成上下行测控信号通道自动选择与切换；
[0028]下变频单元，用于将射频遥测信号下变频至中频遥测信号并输出；
[0029]上变频单元，用于将中频遥控信号上变频至射频遥控信号并输出；
[0030]调制解调单元，用于完成上行遥控指令的编码调制和下行有效遥测数据的解调提取。
[0031]优选的，所述宽波束定向天线单元A和宽波束定向天线单元B相同，根据测控需要安装位置不同，互为备份单元。
[0032]优选的，所述单反射面天线单元，根据天线过顶测控需求，天线座架形式为倾斜轴式方位和俯仰型三轴座架。
[0033]本专利技术公开一种航空飞行器测控站多通道自动切换系统，该系统包括如前所述的航空飞行器测控站多通道自动切换装置以及管控中心，其中：
[0034]管控中心，用于解析遥测数据包中GPS数引信息，并获得目标位置信息；输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种航空飞行器测控站多通道自动切换方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，以航空飞行器与地面测控站的相对位置关系为参考，将航空飞行器的飞行姿态分为三种状态；S2，根据航空飞行器各个阶段的飞行轨迹，地面各种天线的功能和性能特点，以及站址周围环境因素，制定合理可行的地面天线通道接收和发射组合方案，在进行测控任务时，能够自动切换至相应飞行状态下的地面天线通道接收和发射组合完成测控任务。2.根据权利要求1所述的航空飞行器测控站多通道自动切换方法，其特征在于，所述S1中，将航空飞行器的飞行姿态分为三种状态，分别为：起飞和降落阶段、平飞阶段、过顶阶段。3.根据权利要求2所述的航空飞行器测控站多通道自动切换方法，其特征在于，所述S2中，根据航空飞行器各个阶段的飞行轨迹，地面各种天线的功能和性能特点，以及站址周围环境因素，制定合理可行的地面天线通道接收和发射组合方案为：
⑴
飞行器处于起飞和降落阶段该状态下宽波束定向天线单元A和宽波束定向天线单元B接收遥测数据，并同时进行信号放大比较，选择两路信号中最强的一路输出；当飞行仰角≤α1，且飞行距离≤L千米时，宽波束定向天线单元A或宽波束定向天线单元B工作；当飞行仰角>α1，或者飞行距离>L千米时，宽波束定向天线单元A或B与单反射面天线单元进行切换；在下行通道工作的同时，上行通道切换至对应的宽波束定向天线单元A或者宽波束定向天线单元B或者单反射面天线单元，上行通道正式开通，发射遥控指令；其中，α1指飞行器与测控站宽波束定向天线单元的俯仰角，L指在宽波束定向天线单元工作时，测控系统能正常接收和解析遥测数据状态下，飞行器距离测控站的最大距离；
⑵
飞行器处于平飞阶段该状态下宽波束定向天线单元A、宽波束定向天线单元B、单反射面天线单元均可接收遥测数据，并同时进行信号放大比较，选择三路信号中最强的一路输出；当β1>飞行仰角>α1时，主要是单反射面天线单元工作，进行GPS引导跟踪；当飞行仰角≥ψ时，单反射面天线单元的跟踪方式可由GPS引导跟踪切换至单脉冲自跟踪方式；在下行通道工作的同时，上行通道切换至对应的单反射面天线单元，上行通道正式开通，发射遥控指令；其中，β1指飞行器与测控站单反射面天线单元的俯仰角，ψ为θ+Φ，θ指单反射面天线单元辐射方向图的俯仰波束角度，Φ指单反射面天线单元可以工作在单脉冲自跟踪方式下的安全角度；
⑶
飞行器处于过顶阶段当飞行仰角≥β1时，单反射面天线单元继续工作且天线高频箱中低噪放设备工作在低增益模式，同时，单反射面天线单元与半球天线单元进行信号电平对比，默认选择单反射面天线单元通道信号输出，并判断飞行器在过顶状...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，刘学涛，王少卫，覃磊，宋新刚，冯凯，夏飞艳，吴意，李钊，
申请(专利权)人：陕西航天技术应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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