一種航空無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電測(cè)距系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空航天的無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，尤其涉及航空航天飛行器中的無(wú)線(xiàn)通信測(cè)距設(shè)備。
技術(shù)背景
[0002]無(wú)線(xiàn)電測(cè)距是航空航天通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊之一。通信鏈路的收發(fā)雙方能夠根據(jù)距離信息準(zhǔn)確估計(jì)鏈路衰減，實(shí)現(xiàn)功率控制。另一方面，通過(guò)測(cè)距信息、測(cè)角信息及測(cè)高信息的綜合解算，能夠獲得航空(天)器的定位信息。這種主動(dòng)定位信息對(duì)外界環(huán)境的依賴(lài)性小，是GPS以外的一種重要定位方法。
[0003]傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電測(cè)距技術(shù)主要分為側(cè)音測(cè)距技術(shù)與偽碼測(cè)距技術(shù)。
[0004]側(cè)音測(cè)距的工作原理是利用發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的相位差值來(lái)測(cè)算發(fā)射信號(hào)在收發(fā)信機(jī)之內(nèi)空間傳輸距離。側(cè)音測(cè)距的特點(diǎn)是將幾組特定頻率分布及幅度分布的單音信號(hào)綜合起來(lái)使用，其中，大波長(zhǎng)信號(hào)(匹配側(cè)音)用于解算測(cè)距模糊，滿(mǎn)足系統(tǒng)的測(cè)距范圍需求；小波長(zhǎng)信號(hào)(主側(cè)音)用于保證側(cè)音測(cè)距的精度，通過(guò)綜合主側(cè)音及匹配側(cè)音的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)同時(shí)滿(mǎn)足測(cè)距精度與測(cè)距范圍的要求。該方法的測(cè)距精度可以做得較高，但其不能有效兼容其他通信體制，需要額外的接收通道對(duì)這幾組單音信號(hào)進(jìn)行窄帶接收，導(dǎo)致其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，不能滿(mǎn)足特定環(huán)境下的測(cè)距要求。
[0005]偽碼測(cè)距具有測(cè)距范圍大、抗干擾能力強(qiáng)與保密性能好的優(yōu)點(diǎn)。其利用偽碼周期來(lái)滿(mǎn)足測(cè)距范圍的要求，同時(shí)利用偽碼速率及信噪比來(lái)提高測(cè)距精度。但是該方法轉(zhuǎn)發(fā)的偽碼信息無(wú)法避免電磁環(huán)境的一次干擾，降低了轉(zhuǎn)發(fā)靈敏度，可能引起二次接收鏈路的系統(tǒng)失鎖；轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距體制的上下行鏈路需要相關(guān)，系統(tǒng)參數(shù)需要進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，復(fù)雜度大大增高；另一方面，測(cè)距使用的偽碼序列需要正交于數(shù)據(jù)幀的同步序列，需額外接收通道，占用頻譜資源。
[0006]總而言之，上述兩種測(cè)距技術(shù)體制與航空航天既定通信系統(tǒng)采用的信道資源、軟硬件資源有一定的沖突，使成熟的通信體制難以通過(guò)較小的改動(dòng)代價(jià)為系統(tǒng)增添測(cè)距功能，因而需要設(shè)計(jì)一種基于信道共享的無(wú)線(xiàn)電測(cè)距方法，盡可能降低系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)的額外資源消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了滿(mǎn)足航空航天飛行器對(duì)無(wú)線(xiàn)電測(cè)距設(shè)備距離信息高精度、寬范圍的需求，以及機(jī)載設(shè)備體積小、重量輕、低成本并具備多波形共享信道傳輸?shù)哪芰Γ景l(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種航空無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)電測(cè)距系統(tǒng)，將測(cè)距信息融入現(xiàn)有的通信體制中，以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電測(cè)距信息與遙控遙測(cè)等業(yè)務(wù)信息共享信道傳輸，從而達(dá)到無(wú)線(xiàn)電測(cè)距設(shè)備降成本、提性能的目的。
[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種航空無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)電測(cè)距系統(tǒng)，包含測(cè)距報(bào)文與業(yè)務(wù)信息融合模塊、上行鏈路測(cè)距指令識(shí)別模塊、應(yīng)答指令生成模塊、下行鏈路測(cè)距報(bào)文解析模塊、距離解算濾波模塊。
[0010]所述測(cè)距報(bào)文與業(yè)務(wù)信息融合模塊用于生成第一隨機(jī)序列、與第一隨機(jī)序列同步正交的第二隨機(jī)序列；所述測(cè)距報(bào)文與業(yè)務(wù)信息融合模塊還用于在常規(guī)通信幀結(jié)構(gòu)中填充測(cè)距指令報(bào)文后通過(guò)上行鏈路發(fā)射測(cè)距指令信息，以及根據(jù)應(yīng)答指令生成模塊提供的信息在常規(guī)通信幀結(jié)構(gòu)中填充測(cè)距應(yīng)答報(bào)文通過(guò)下行鏈路發(fā)射測(cè)距應(yīng)答信息；所述測(cè)距指令報(bào)文由第一隨機(jī)序列和第二隨機(jī)序列構(gòu)成；
[0011]所述上行鏈路測(cè)距指令識(shí)別模塊用于根據(jù)業(yè)務(wù)信息同步信道，將第一隨機(jī)序列、第二隨機(jī)序列分別與接收到的測(cè)距指令信息作相關(guān)處理，識(shí)別測(cè)距指令信息狀態(tài)，輸出測(cè)距指令識(shí)別脈沖；
[0012]所述應(yīng)答指令生成模塊用于根據(jù)上行鏈路測(cè)距指令識(shí)別模塊輸出的測(cè)距指令識(shí)別脈沖，結(jié)合本機(jī)傳輸狀態(tài)信息，計(jì)算獲得應(yīng)答標(biāo)志信息及應(yīng)答處理時(shí)延信息并輸出給測(cè)距報(bào)文與業(yè)務(wù)信息融合模塊；
[0013]所述下行鏈路測(cè)距報(bào)文解析模塊用于利用業(yè)務(wù)信息同步信道接收測(cè)距應(yīng)答信息進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)接收，對(duì)測(cè)距應(yīng)答信息中的測(cè)距應(yīng)答報(bào)文進(jìn)行處理，輸出測(cè)距標(biāo)志信息及未校準(zhǔn)距離信息；
[0014]所述距離解算濾波模塊用于對(duì)下行鏈路測(cè)距報(bào)文解析模塊輸出的未校準(zhǔn)距離信息進(jìn)行進(jìn)一步處理，最終輸出準(zhǔn)確、可靠的距離測(cè)算信息。
[0015]進(jìn)一步，所述測(cè)距指令報(bào)文包含非測(cè)距指令碼和測(cè)距指令碼，所述非測(cè)距指令碼采用第一隨機(jī)序列，所述測(cè)距指令碼采用與第一隨機(jī)序列同步正交的第二隨機(jī)序列。
[0016]進(jìn)一步，所述第一隨機(jī)序列、第二隨機(jī)序列采用m序列、M序列或Kasami序列，第一隨機(jī)序列、第二隨機(jī)序列的長(zhǎng)度L為2m-l、2m，m為大于等于5的自然數(shù)。
[0017]進(jìn)一步，以第一隨機(jī)序列、第二隨機(jī)序列的個(gè)數(shù)比作為脈沖寬度比N，N根據(jù)業(yè)務(wù)需求定義為1、2、3或4。
[0018]進(jìn)一步，所述測(cè)距應(yīng)答報(bào)文根據(jù)測(cè)距應(yīng)答設(shè)備提供的測(cè)距應(yīng)答指令進(jìn)行信道編碼及同步擴(kuò)頻處理后產(chǎn)生。
[0019]進(jìn)一步，所述信道編碼采用CRC-RS碼或CRC-RM碼。
[0020]進(jìn)一步，所述同步擴(kuò)頻采用SS倍擾擴(kuò)方式，SS根據(jù)業(yè)務(wù)需求及編碼碼型定義為1、2、3 或 4。
[0021]進(jìn)一步，所述應(yīng)答處理時(shí)延信息的量化位數(shù)由幀長(zhǎng)和采樣時(shí)鐘決定。
[0022]進(jìn)一步，所述下行鏈路測(cè)距對(duì)測(cè)距應(yīng)答報(bào)文進(jìn)行處理包括:同步解擴(kuò)、RS/RM譯碼處理，同時(shí)根據(jù)CRC校驗(yàn)結(jié)果剔除錯(cuò)誤的測(cè)距報(bào)文信息，輸出可靠應(yīng)答標(biāo)志信息及應(yīng)答處理時(shí)延信息，與本機(jī)計(jì)數(shù)進(jìn)行協(xié)同運(yùn)算，輸出測(cè)距標(biāo)志信息及未校準(zhǔn)距離信息。
[0023]進(jìn)一步，所述距離解算濾波模塊對(duì)下行鏈路測(cè)距報(bào)文解析模塊輸出的未校準(zhǔn)距離信息進(jìn)行進(jìn)一步處理包括:基于后驗(yàn)信息的壞點(diǎn)剔除、平滑濾波處理，并在系統(tǒng)的邏輯控制下，消除通信系統(tǒng)中基帶及射頻處理的群延遲，最終輸出準(zhǔn)確、可靠的距離測(cè)算信息。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0025]1.利用資源融合思想，將測(cè)距業(yè)務(wù)定義為測(cè)距指令報(bào)文及測(cè)距應(yīng)答報(bào)文，穿插在業(yè)務(wù)信道中進(jìn)行傳輸，共享業(yè)務(wù)信道同步資源，以較小的擴(kuò)展開(kāi)銷(xiāo)獲得良好的無(wú)線(xiàn)電測(cè)距性能。
[0026]2.測(cè)距指令報(bào)文選用兩組同步正交碼分別作為非測(cè)距指令碼及測(cè)距指令碼，充分利用同步正交碼的互相關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)上行鏈路測(cè)距指令的高靈敏度識(shí)別，有效降低擴(kuò)展開(kāi)銷(xiāo)。
[0027]3.測(cè)距應(yīng)答報(bào)文采用信道編碼、同步擴(kuò)頻方法對(duì)測(cè)距應(yīng)答指令進(jìn)行冗余處理，使測(cè)距系統(tǒng)接收靈敏度兼容業(yè)務(wù)信道接收靈敏度的限制，保障測(cè)距系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
[0028]4.在距離解算過(guò)程中，嚴(yán)格控制并分析測(cè)距流程各節(jié)點(diǎn)時(shí)延信息不確定度，在時(shí)鐘穩(wěn)定度較差的環(huán)境下也能獲得較高的測(cè)距精度。
[0029]5.對(duì)解算距離信息進(jìn)行基于可靠后驗(yàn)信息的壞點(diǎn)剔除與平滑濾波處理并完成群延遲信息校準(zhǔn)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)測(cè)距信息的精度及可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明一種航空無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)電測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明中將常規(guī)通信幀與測(cè)距報(bào)文相結(jié)合的示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明中測(cè)距報(bào)文與業(yè)務(wù)信息融合模塊的功能示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明中上行鏈路測(cè)距指令識(shí)別模塊的功能示意圖；
[0034]圖5為本發(fā)明中應(yīng)答指令生成模塊的功能示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明中下行鏈路測(cè)距報(bào)文解析模塊的功能示意圖；
[0036]圖7為本發(fā)明中距離解算濾波模塊的功能示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面根據(jù)附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明主要包括測(cè)距報(bào)文與業(yè)務(wù)信息融合模塊、上行鏈路測(cè)距指令識(shí)別模塊、應(yīng)答指令生成模塊、下行鏈路測(cè)距報(bào)文解析模塊、距離解算濾波模塊。測(cè)距發(fā)起設(shè)備進(jìn)行自主定時(shí)，通過(guò)上行鏈路周期性在測(cè)距報(bào)文與業(yè)務(wù)信息融合模塊中進(jìn)行測(cè)距指令發(fā)射。測(cè)距應(yīng)答設(shè)備的上行鏈路測(cè)距指令識(shí)別模塊在業(yè)務(wù)信息同步的基礎(chǔ)上有效識(shí)別測(cè)距發(fā)起設(shè)備發(fā)射的測(cè)距指令信息，輸出識(shí)別脈沖信息。測(cè)距應(yīng)答設(shè)備的應(yīng)答指令生成模塊結(jié)合識(shí)別脈沖信息及本機(jī)組幀狀態(tài)生成包含應(yīng)答使能及處理時(shí)延的測(cè)距應(yīng)答指令。測(cè)距應(yīng)答設(shè)備在其測(cè)距報(bào)文與業(yè)務(wù)信息融合模塊中對(duì)測(cè)距應(yīng)答指令進(jìn)行信道編碼及同步擴(kuò)頻處理，組成特定測(cè)距報(bào)文通過(guò)下行鏈路進(jìn)行發(fā)射。測(cè)距發(fā)起設(shè)備的下行鏈路測(cè)距報(bào)文解析模塊在業(yè)務(wù)信息同步的基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)距應(yīng)答設(shè)備發(fā)射的測(cè)距報(bào)文進(jìn)行解擴(kuò)、譯碼處理，解析獲得測(cè)距應(yīng)答指令，提取有效處理時(shí)延信息，最終由距離解算濾波模塊結(jié)合本機(jī)狀態(tài)完成測(cè)距信息解算與濾波處理，輸出設(shè)備間距離信息。
[0039]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0040]假定測(cè)距收發(fā)設(shè)備均采用符號(hào)率Rsymbt