CN110988918B - 一种机载位置追踪设备及定位方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机载位置追踪设备，包括：设于飞行器外表面，用于接收定位信号和/或短报文的无源天线；与所述无源天线相连，设于所述飞行器内舱中所述无源天线正下方，用于放大所述定位信号和/或所述短报文的放大器单元；与所述放大器单元相连，设于所述飞行器内舱，用于处理所述定位信号和/或所述短报文，并发送至所述放大器单元的基带设备单元。本申请通过将无源天线与放大器单元分离，将无源天线置于飞行器本体之外，提高其辐射性能和信号的接收性能，降低了定位装置的设计难度。本申请还提供一种定位方法和计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

一种机载位置追踪设备及定位方法

技术领域

本申请涉及定位领域，特别涉及一种基于北斗***的机载位置追踪设备及定位方法。

背景技术

当前机载定位设备中，其天线与放大器单元相耦合，因此要求将天线置于飞行器的内舱，使得信号接收能力较差，不利于对于飞行器的实时定位。

发明内容

本申请的目的是提供一种机载位置追踪设备、一种定位方法和计算机可读存储介质，能够提高对飞行器的实时定位精度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种基于北斗***的机载位置追踪设备，具体技术方案如下：

设于飞行器外表面，用于接收定位信号和/或短报文的无源天线；

与所述无源天线相连，用于放大所述定位信号和/或所述短报文的放大器单元；

与所述放大器单元相连，设于飞行器内舱，用于处理所述定位信号和/或所述短报文，并发送至所述放大器单元的基带设备单元。

其中，所述无源天线包括短报文发送天线振子、北斗短报文接收天线振子和北斗定位接收天线振子。

其中，所述放大器单元和所述基带设备单元通过射频模块相连；

其中，所述射频模块包括射频分路单元和射频合路单元，所述射频分路单元位于所述放大器单元内，所述射频合路单元位于所述基带设备单元内。

其中，所述基带设备单元包括：

与所述射频合路单元相连的第一合路器；

与所述第一合路器均相连的北斗短报文收发处理模块和北斗定位接收处理模块；

分别与所述北斗短报文收发处理模块和所述北斗定位接收处理模块相连的定位选择器；

与所述定位选择器相连的航电接口模块。

其中，所述放大器单元包括：

与所述射频分路单元相连的第二合路器；

一端与所述第二合路器相连，另一端与所述短报文发送天线振子相连的功放模块；

一端与所述第二合路器相连，另一端与所述北斗定位接收天线振子相连的第一低噪放模块；

一端与所述第二合路器相连，另一端与所述北斗短报文接收天线振子相连的第二低噪放模块。

其中，所述功放模块和所述第一合路器间设有上变频器，所述第一低噪放模块、所述第二低噪放模块与所述第一合路器间均设有下变频器。

其中，所述下变频器与所述合路器之间还设有定位解调单元和低速调制解调器。

本申请还提供一种飞行器定位方法，基于上文所述的机载位置追踪设备，所述方法包括：

无源天线接收到定位信号，发送至放大器单元；

在所述放大器单元对所述定位信号去噪放大后，发送至基带设备单元；

所述基带设备单元利用北斗***对所述定位信号处理，输出定位信息。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的飞行器定位方法的步骤。

本申请提供一种基于北斗***的机载位置追踪设备，包括：设于飞行器外表面，用于接收定位信号和/或短报文的无源天线；与所述无源天线相连，设于所述飞行器内舱中所述无源天线正下方，用于放大所述定位信号和/或所述短报文的放大器单元；与所述放大器单元相连，设于所述飞行器内舱，用于处理所述定位信号和/或所述短报文，并发送至所述放大器单元的基带设备单元。

本申请通过将无源天线与放大器单元分离，将无源天线置于飞行器本体之外，提高其辐射性能和信号的接收性能，降低了定位装置的设计难度。本申请还提供一种定位方法和计算机可读存储介质，具有上述有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种基于北斗***的机载位置追踪设备结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种基于北斗***的机载位置追踪设备的细化结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种放大器单元的细化结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的另一种放大器单元的细化结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的一种飞行器定位方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

当前北斗机载位置追踪设备中，天线与放大器单元相耦合，因此要求将天线置于飞行器的内舱，使得信号接收能力较差，不利于对于飞行器的实时定位。为此，本申请提供一种机载位置追踪设备，具体技术方案如下：

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种基于北斗***的机载位置追踪设备结构示意图，该设备包括：

设于飞行器外表面，用于接收定位信号和/或短报文的无源天线；

与无源天线相连，用于放大定位信号和/或短报文的放大器单元；

与放大器单元相连，设于飞行器内舱，用于处理定位信号和/或短报文，并发送至放大器单元的基带设备单元。

本申请中，将无源天线与放大器单元解耦，同时将无源天线设于飞行器的外表面，使得无源天线的辐射性能以及信号接收性能大大提升。同时由于无源天线与放大器单元想借口，减少了天线体积，从而降低了无源天线的设计难度。

无源天线用于接收定位信号或者短报文，可以包含相应的天线振子。当然，无源天线还可以用于发送短报文。

作为一种优选的实施方案，下文以基于北斗***为例，当然也可以选择采用其他定位***，则相应的模块或单元采用相应的置换。无源天线可以包括短报文发送天线振子、北斗短报文接收天线振子和北斗定位接收天线振子。北斗短报文接收天线振子用于接收北斗短报文，北斗定位接收天线振子用于接收定位信号，而短报文发送天线振子则可用来发送相应的短报文，用于与外界设备进行信息交互。

同时，将放大器单元设于飞行器内舱，在此对于放大器单元的具***置不作限定，例如可以置于与无源天线位置相对应的飞行器内舱中，若无源天线设于飞行器外壳顶端，则可以将放大器单元设于飞行器内舱中无源天线正下方。放大器单元通常用于放大定位信号，或者短报文。

参见图2，作为一种优选的实施方案，放大器单元中可以包含功放模块、低噪放模块(即低噪声放大器模块，简称“低噪放模块”)和第二合路器。功放模块可以与无源天线中的短报文发送天线振子相连，用于提高短报文发射功率。而低噪放模块主要用于处理接收到的信息，包括定位信号和短报文。第二合路器主要用于将不同频段的信号通过第二合路器组合输出，使得放大器单元只需一根馈线与基带设备单元连接即可。图1中针对于无源天线中的不同接收天线振子分别采用了独立的低噪放模块，即第一低噪放模块和第二低噪放模块。这有利于针对于不同种类的接收信息采用不同参数处理，以及避免接收信息混乱。当然，图1所示两个低噪放模块不应视为本申请对于放大器单元中内部结构的限定。

参见图3，图3为本申请实施例所提供的一种放大器单元的细化结构示意图，图3中，针对放大器单元中的不同组件设置相应的上变频器或者下变频器。具体的，在合路器和功放模块之间设置上变频器，用于提高输出短报文的信号频率。而对于接收到的信号，即在合路器和低噪放模块之间设置下变频器，用于降低接收到的定位信号或短报文的信号频率，便于基带设备单元处理。

参见图4，图4为本申请实施例所提供的另一种放大器单元的细化结构示意图，图4在图3所示放大器单元的基础上，进一步增加了定位解调单元和低速调制解调器。即外部信号(包括定位信号和短报文)经过低噪放模块处理后，再由下变频器降低信号频率，此后再分别经过定位解调单元和低速调制解调器处理，最后到达合路器。当放大器单元增加定位解调单元和低速调制解调器后，机载位置追踪设备不需要授时，只需要粗略的定位功能，把定位解调处理单元放在放大器单元里(通常安装在机顶部)，由于宽频段的设备驻波比等难以设计实现，可以降低对兼容北斗二代和三代多频点设备的设计难度，定位数据传输较为方便。针对于图3和图4中的无源天线和基带设备单元，由于与图2中涉及相同，因此未示出。

由于放大器单元和无源天线通常距离较为接近，可以使用有线连接。优选的，可以采用射频模块，采用一线通的形式，可以包括电源、发射射频和接收射频等。采用射频模块时，其可以使用一根线，也可以使用多根线，本领域技术人员可以根据实际应用需求灵活选择。

具体的，射频模块包括可以射频分路单元和射频合路单元，射频分路单元位于放大器单元内，射频合路单元位于基带设备单元内，进而通过射频分路单元和射频合路单元构建放大器单元和基带设备单元的连接。

基带设备单元用于处理定位信号或者短报文，则容易理解的是其中可以包括北斗短报文收发处理模块和北斗定位接收处理模块。参见图2，图2所示基带设备单元包括与射频合路单元相连的第一合路器；分别与第一合路器相连的北斗短报文收发处理模块和北斗定位接收处理模块；分别与北斗短报文收发处理模块和北斗定位接收处理模块相连的定位选择器；与定位选择器相连的航电接口模块。

定位选择器用于选择定位信息来源，定位信息既是飞机的惯导信息，也是机载位置追踪设备自身的定位信息。定位信息选择依据：定位选择器里面有飞行器的飞行航行信息，该信息从在飞行器起飞前，从航电***，通过A429或则AFDX获得。如果飞机是飞固定的几条航线，相关航线信息可以事先通过维护接口，通过维护设备下载航线信息并输入。当定位选择器发现飞行器的飞行位置偏离航线大于X公里时，选择机载位置追踪设备自身的定位信息，作为短报文位置上报的定位信息来源。

航电接口模块可以包括A429和AFDX等航空用接口等等，在此不作具体限定。

参见图5，图5为本申请实施例所提供的一种飞行器定位方法的流程图，本申请还提供一种飞行器定位方法，基于上文所述的机载位置追踪设备，所述方法包括：

S101：无源天线接收到定位信号，发送至放大器单元；

S102：在所述放大器单元对所述定位信号去噪放大后，发送至基带设备单元；

S103：所述基带设备单元利用北斗***对所述定位信号处理，输出定位信息。

在利用上文所述的机载位置追踪设备定位时，先通过无源天线的北斗定位接收天线，通过电缆送到放大器单元，以利用放大器单元中的低噪放模块处理，然后通过合路器送到基带设备单元，基本设备单元通过合路器把定位信号送给北斗定位接收处理模块处理，输出定位信息。

进一步的，本申请还提供机载位置追踪设备的短报文工作方法，具体如下：

短报文接收时：首先通过无源天线的北斗短报文接收天线，通过电缆送到放大器单元(可以直接发送至放大器单元的第一低噪放模块)，然后通过合路器，送到基带设备单元，基带设备单元通过第一合路器把短报文信号送给北斗短报文接收处理模块，实现短报文信息的接收。

短报文发送时：基带设备单元中的北斗短报文收发处理模块发送短报文信息，通过合路器发送给放大器单元，放大器单元将发送信号放大后，送到无源天线，以使无源天线发出(可以利用北斗短报文发送振子天线发出)。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的***而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种机载位置追踪设备，其特征在于，包括：

设于飞行器外表面，用于接收定位信号和/或短报文的无源天线；

与所述无源天线相连，用于放大所述定位信号和/或所述短报文的放大器单元；

与所述放大器单元相连，设于飞行器内舱，用于处理所述定位信号和/或所述短报文，并发送至所述放大器单元的基带设备单元；

所述基带设备单元包括：

与射频合路单元相连的第一合路器；

与第一合路器均相连的北斗短报文收发处理模块和北斗定位接收处理模块；

分别与所述北斗短报文收发处理模块和所述北斗定位接收处理模块相连的定位选择器；

与所述定位选择器相连的航电接口模块。

2.根据权利要求1所述的机载位置追踪设备，其特征在于，所述无源天线包括短报文发送天线振子、北斗短报文接收天线振子和北斗定位接收天线振子。

3.根据权利要求1或2所述的机载位置追踪设备，其特征在于，所述放大器单元和所述基带设备单元通过射频模块相连；

其中，所述射频模块包括射频分路单元和射频合路单元，所述射频分路单元位于所述放大器单元内，所述射频合路单元位于所述基带设备单元内。

4.根据权利要求2所述的机载位置追踪设备，其特征在于，所述放大器单元包括：

与射频分路单元相连的第二合路器；

一端与所述第二合路器相连，另一端与所述短报文发送天线振子相连的功放模块；

一端与所述第二合路器相连，另一端与所述北斗定位接收天线振子相连的第一低噪放模块；

一端与所述第二合路器相连，另一端与所述北斗短报文接收天线振子相连的第二低噪放模块。

5.根据权利要求4所述的机载位置追踪设备，其特征在于，所述功放模块和所述第一合路器间设有上变频器，所述第一低噪放模块、所述第二低噪放模块与所述第一合路器间均设有下变频器。

6.根据权利要求5所述的机载位置追踪设备，其特征在于，所述下变频器与所述合路器之间还设有定位解调单元和低速调制解调器。

7.一种飞行器定位方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的机载位置追踪设备，所述方法包括：

无源天线接收定位信号，并将所述定位信号发送至放大器单元；

在所述放大器单元对所述定位信号去噪放大后，发送至基带设备单元；

所述基带设备单元利用北斗***对所述定位信号处理，输出定位信息。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述的方法的步骤。

Images