[发明专利]TCAS系统接收信号野值剔除方法

说明书

(一)所属技术领域：

本发明涉及新一代机载TCAS防撞系统接收信号的野值剔除方法。

(二)背景技术：

飞机上的防撞系统，美国航空体系称为空中交通预警和防撞系统(以下简称TCAS)，欧洲航空体系称为机载防撞系统，两者的含义、功能是一致的，而且组成也基本相似，因此本发明申请说明书以TCAS为技术背景进行描述。

经过多年的发展，TCAS系统已发展出多种型号，如：TCAS I、TCAS II、TCAS III、TCASIV。其中TCAS II目前应用最为广泛，它可以给飞机驾驶员提供以不同颜色和形状显示临近飞机的相对高度、距离、方位、上升/下降状态等信息的交通提示(TA)和显示俯仰通道改变、姿态保持、高度保持等信息的解决方式(RA)。其他更高版本型号体系结构以TCAS II为基础，只是在功能上略有差别。

在现有TCAS中，S模式应答机的高度源有四个，即ARINC 429气压高度、ARINC 575气压高度、同步器高度计以及格雷码高度计；TCAS系统的高度源有两个，即ARINC 429无线电高度和ARINC552无线电高度，而且每种高度信息都包含两套相同的设备。TCAS和S模式应答机各有一个高度选择开关用与输入不同的高度源所给出的高度数据。

在TCAS通信中，不可避免的存在一些数据故障，这些故障值就是野值。如果不进行野值剔除，可能会导致误警或漏警等情况发生，给飞行安全带来额外的潜在威胁，因此，如何剔除野值就成为TCAS防撞通信中一个难题。

野值剔除的方法很多，比较常用的有基于数据统计特性的门限判别方法(3σ等)、基于Kalman估计的野值剔除方法以及基于信号的时域和频域特性的分析方法。因为TCAS询问信号的频率高达几十次/秒，也就是说一次这些方法对于TCAS通信数据的野值剔除来说，耗时太长，一旦采用就会大大的增加了处理器的负担。因此，必须寻求简单高效的方法来实现野值剔除的目的。

(三)发明内容：

为了克服一般野值剔除方法耗时较长，无法适用于高速的TCAS信号处理，本发明提出了快速的野值剔除方法，分别对高度野值和距离野值进行剔除；

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种TCAS接收信号野值剔除方法，其特点包括：

(1)对高度数据野值的剔除

由于S模式应答机和TCAS收发机的多个高度源中有同属气压高度的(ARINC 429气压高度、ARINC 575气压高度)也有同属无线电高度的(ARINC 429无线电高度和ARINC 552无线电高度)，而这些高度不会同时使用；所以在本设计中，我们去掉ARINC 575气压高度和ARINC 552无线电高度，这简化了系统而又不会影响系统的工作；一体化后的TCAS系统与飞机的高度源接口如下图1；

在S模式应答之前，首先将同一高度源两套设备输入的两个数据进行比较，如果其差值在一定的范围之内，就认为高度数据是正确的，可以作为应答信号发射；如果差值超过了容差极限，则认为高度数据无效，需要重新输入；

(2)根据探测的距离、GPS距离数据和速度等冗余信息的误差方差值对距离数据野值的剔除；

(a)对于对方飞机还没有接收到询问信号，而本机已经接收到了来自其它飞机发送的无线电干扰信号，产生的距离野值；可以在软件中对接收到的地址信息与原来发送“点名式”询问时的地址信息进行比较，只有当两者一致时，距离计数器才停止计数，否则，距离计数器继续工作。这样就排除了发生这种错误的可能性；

(b)对于本机发送了询问信号以后，在很长时间内(比如说1秒)才接收到应答信号，产生的距离野值；可以在几十μs后还未接收到应答信号，便再次发射“点名式”询问信号。这样就可以避免发生这种错误。

本发明的有益效果是：由于这里提出的方法完全是为了满足TCAS信号处理的高速性，因此，并不具有通用性。该方法实施过程中并不存在风险，因此，可以在实际的飞行中进行测试。

(四)附图说明：

附图1是一体化TCAS系统与飞机的高度源接口示意图

(五)具体实施方式：

1)高度数据的野值及剔除方法

在原来的TCAS和S模式应答机系统中，S模式应答机的高度源有四个，即ARINC 429气压高度、ARINC 575气压高度、同步器高度计以及格雷码高度计；TCAS系统的高度源有两个，即ARINC 429无线电高度和ARINC 552无线电高度，而且每种高度信息都包含两套相同的设备。TCAS和S模式应答机各有一个高度选择开关。