[发明专利]一种基于TCAS定向天线发射波束控制合成全向方向图的方法

说明书

本发明提供一种基于TCAS定向天线发射波束控制合成全向方向图的方法，所述方法为：基于相控阵天线的阵中相邻单元的互耦系数相同原理，通过对定向天线中J1、J2、J3、J4这4个通道进行收发测试，由测试数据计算出定向天线4个通道的幅度相位信息，从而实现定向天线监测功能，再根据理想分布对定向天线进行校准。通过该方法，设备装机后，在没有微波暗室或外场条件不理想的情况下，可自动进行定向天线发射ATC应答射频通道幅相校准。自设备上电后，不需人工干预，自动识别通道连接状态，确认完状态后自动开始进行定向天线幅相校准，无需额外的外场测量校准装置，操作简单，校准后应答空间合成方向图符合技术要求，降低了设备装机后的后期维护成本。

技术领域

本发明涉及空管技术领域，具体而言，涉及一种基于TCAS定向天线发射波束控制合成全向方向图的方法。

背景技术

机载防撞系统(即ACAS-Airborne Collision Avoidance System，又称TCAS-Traffic Alert and Collision Avoidance System)由美国联邦航空局(FAA)定义，目前军民航使用的一般为TCASII型防撞系统，可提供交通告警(TA)和决断告警(RA)。TCAS是防止空中飞机危险接近和相撞事故发生的必不可少的设备，可独立于地面交通管制系统的进行工作。主要用于为飞机提供空中安全分隔保证.系统采用二次雷达的方式探测附近空域的接近飞机，必要时，提醒飞行员采取规避措施，与其它飞机保持适当的安全间距，达到防碰撞的目的。通过近几年的飞行实践证明，该系统是防止飞机空中相撞的最后一道防线，也是目前最有效的手段之一，它克服了地面空中交通管制的局限性，能提供超出地面交通管制所能提供的飞行安全保证能力，对应付空中突发的危险接近，避免空中相撞有巨大的作用。

系统的ACAS收发主机是实现防撞功能的关键，其通过控制天线波束指向，对飞机前、后、左、右4个区域进行扫描询问，附近装有空管应答机(S模式/ATCRBS应答机)的飞机(以下称为“目标机”)会做出应答。ACAS收发主机根据收到的应答信号，获得目标机的高度、相对距离、方位等信息，并进而计算其高度变化率，相对距离变化率并结合本机的位置和运动信息，评估出目标机的威胁级别(OT：其它飞机，PT：接近飞机，TA：交通告警，RA：决断告警)，并将不同目标机以相应的图形方式进行显示。机载防撞系统典型配置包括：ACAS收发主机1个、S模式应答机2个、定向天线2个、全向天线2、交通/决断显示器2个、控制盒1个；增强型配置中则包括：综合防撞主机1个(集成了ACAS收发主机及S模式应答机)，定向天线1个、全向天线1个，可选择与综合控显系统交联或者配置独立的显示、控制分机。

在TCASII防撞系统中，询问应答功能的实现由分立设备单独实现，即由ACAS收发主机搭配2个定向天线完成监视跟踪和防撞功能，由S模式应搭配2个全向天线完成应答功能。该架构设备间交联关系复杂、重量大、可靠性低、中小飞机由于机身限制无法加装4个天线。将ACAS收发主机和S模式应答机集成到1个防撞主机后，仅需1个定向天线和全向天线即可实现询问、应答、ADS-B OUT/IN等功能，应答和询问功能分时使用定向天线和全向天线进行信号发射。RTCADO-181中对应答天线方向图有指标要求，故使用定向天线进行应答时，需4个阵子同时发射进行应答。由于设备装机后器件老化、更换天线可能造成4个通道之间的幅相特性发生变化，造成使用定向天线4阵子同时发射空间合成的全向方向图不满足要求，因此需定期对定向天线的射频通道进行幅相校准，保证360°范围内的应答作用距离。

目前常用的外场校准方法需要专业的外场测量设备，操作复杂、工作量大、对维护人员专业知识要求高，不利于产品后期维护。

发明内容

本发明提供一种基于TCAS定向天线发射波束控制合成全向方向图的方法，以解决上述技术问题。