机场无源监视系统以及空中交通管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种机场无源监视系统以及包含该机场无源监视系统的空中交通管 理系统。
【背景技术】
[0002] 为了确保飞机在机场上的安全调度（例如飞机入库等），需要对即将入库的飞机 进行精确定位。目前常用的是机场无源监视系统。
[0003] 现有机场无源监视系统一般采用一、二次雷达来实现对飞机进行定位监视。然而， 这两种定位监视系统存在测量精度不高、数据更新率低、地区空域全覆盖难、信息量少等问 题。
[0004] 基于上述问题，出现了多基站无源时差定位体制。其原理是：无源多点定位监视系 统采用由一个主站和n个副站构成长基线时差定位体制。时差（TDOA，TimeDifferenceof Arrival)定位又称为双曲线定位，它是通过处理多站接收到的辐射源（飞机）目标信号到 达时间差数据对辐射源（飞机）目标进行定位的。例如，在二维平面内，辐射源目标信号到 达两探测站的时间差规定了以两站为焦点的半边双曲线。如果利用三个站形成两条半边双 曲线，求解这两条半边双曲线的交点，即可以确定辐射源目标的位置。在三维空间中，则至 少需要形成三个半边双曲面来产生交点。
[0005] 但是，一般的时差定位系统采用一个主站和2-3个副站构成，为了得到较高的定 位精度需要拉开基线长度，这样，主站与副站的身份时固定的，而且主站与副站基线的延长 线附近区域定位精度相对较差，这样，导致无法对每个区域的飞机进行精确定位。
【发明内容】
[0006] 本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够根据飞机的粗略位 置重新设定主站和副站来实现精确定位飞机的位置的机场无源监视系统以及包含该机场 无源监视系统的空中交通管理系统。
[0007] 本发明提供了一种机场无源监视系统，用于对使用机场的飞机进行定位监视，具 有这样的特征，包括：至少四个信号接收处理站，每个信号接收处理站用于对含有飞机发出 的飞机脉冲信号以及在飞机脉冲信号传输过程中产生的干扰脉冲信号的混合脉冲信号进 行接收，然后对飞机脉冲信号的脉冲前沿进行判定，从而得到相应的前沿到达时刻；以及 监视中心站，与每个信号接收处理站相通讯连接，用于根据四个信号接收处理站的位置以 及相对应的各个前沿到达时刻对飞机进行定位，其中，监视中心站包含：设定部，将四个信 号接收处理站中任意一个信号接收处理站设定为主站、另外三个信号接收处理站设定为副 站；定位部，基于每个副站与主站之间的前沿到达时刻的差值、并根据预定坐标系以及预定 定位规则测算出飞机的粗略位置；计算部，基于粗略位置计算出主站与粗略位置之间的第 一距离，计算出主站与三个副站中离粗略位置最近的副站之间的第二距离，并计算出粗略 位置和主站之间的连线与预定坐标系中的X轴或Y轴相关的夹角；以及判定控制部，根据第 一距离、第二距离、夹角和粗略位置判定飞机的精确位置。
[0008] 在本发明提供的机场无源监视系统中，还可以具有这样的特征：其中，判定控制部 对第一距离是否小于四分之三的第二距离，以及夹角是否在相对应的预定阈值范围内进行 判断，当判断为是时，将粗略位置判定为精确位置，当判断为否时，控制设定部重新将信号 接收范围覆盖粗略位置的信号接收处理站设定为主站，另外三个信号接收站设定为副站， 并控制定位部进行相应的测算得到粗略位置，并将该粗略位置判定为精确位置。
[0009] 在本发明提供的机场无源监视系统中，还可以具有这样的特征：其中，预定坐标系 包含X轴、Y轴和Z轴，与粗略位置相对应的粗略位置信息包含X值、Y值和Z值，当Z值等 于〇时，夹角是指粗略位置与主站之间的连线与X轴或Y轴之间的夹角，当Z值大于0时， 夹角是指粗略位置与主站之间的连线在X轴和Y轴所在的平面内的投影线与X轴或Y轴之 间的夹角。
[0010] 在本发明提供的机场无源监视系统中，还可以具有这样的特征：其中，当夹角是指 粗略位置与主站之间的连线或该连线在X轴和Y轴所在的平面内的投影线与X轴之间的夹 角时，预定阈值范围为16°至164°。
[0011] 在本发明提供的机场无源监视系统中，还可以具有这样的特征：其中，当夹角是指 粗略位置与主站之间的连线或该连线在X轴和Y轴所在的平面内的投影线与Y轴之间的夹 角时，预定阈值范围为-74°至74°。
[0012] 在本发明提供的机场无源监视系统中，还可以具有这样的特征：其中，机场具有跑 道，X轴与跑道的长度方向相平行，Y轴位于跑道所在的平面内且与X轴相垂直，Z轴与跑道 所在的平面相垂直。
[0013] 在本发明提供的机场无源监视系统中，还可以具有这样的特征：其中，每个信号接 收处理站包含：信号接收部，对混合脉冲信号进行接收；门限电平基准值存储部，存储有用 于对飞机脉冲信号和干扰脉冲信号进行辨别的门限电平基准值；对数检波器，对混合脉冲 信号进行检波并得到视频脉冲信号；脉冲信号衰减部，基于预定计算规则对视频脉冲信号 进衰减，从而得到衰减视频脉冲信号；脉冲信号延迟部，基于预定延迟时间对视频脉冲信号 进行延迟，从而得到延迟视频脉冲信号；交点判定部，判定衰减视频脉冲信号和延迟视频脉 冲信号是否存在交点，当判定为是时，进一步判定该交点所对应的电平值是否大于门限电 平基准值，当判定为是时，将交点判定为与飞机脉冲信号的脉冲前沿相对应的前沿对应点； 以及前沿到达时刻设定部，把与前沿对应点相对应的时刻设定为飞机脉冲信号的脉冲前沿 到达信号接收部的前沿到达时刻。
[0014] 在本发明提供的机场无源监视系统中，还可以具有这样的特征：其中，每个信号接 收处理站还包含信号识别部，信号识别部对接收到的飞机脉冲信号进行解码，并基于预定 识别规则对该飞机脉冲信号的内容进行识别。
[0015] 另外，本发明还提供了一种空中交通管理系统，用于对使用机场的飞机进行管理， 具有这样的特征，包括：机场无源监视系统，用于对飞机进行定位监视；以及飞机调度系 统，根据机场无源监视系统提供的定位监视数据对飞机进行调度，其中，机场无源监视系统 为上述的机场无源监视系统。
[0016] 发明的作用与效果
[0017] 根据本发明所涉及的机场无源监视系统以及空中交通管理系统，因为四个信号接 收处理站能够对含有飞机发出的飞机脉冲信号以及干扰脉冲信号的混合脉冲信号进行接 收，然后对飞机脉冲信号的脉冲前沿进行判定，从而得到相应的前沿到达时刻，设定部能够 将四个信号接收处理站中任意一个设定为主站，其它三个设定为副站，定位部基于每个副 站与主站之间的前沿到达时刻的差值并根据预定坐标系以及预定定位规则计算飞机的粗 略位置，计算部基于粗略位置计算出主站与粗略位置之间的第一距离、主站与离粗略位置 最近的副站之间的第二距离以及粗略位置和主站之间的连线与预定坐标系中的X轴或Y 轴相关的夹角，判定控制部根据第一距离、第二距离、夹角和粗略位置判定出飞机的精确位 置，所以，本发明的机场无源监视系统以及空中交通管理系统在计算出飞机的粗略位置后 能够进一步实现对飞机位置的精确定位，从而对飞机进行准确地定位监视。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明涉及的空中交通管理系统在实施例中的结构框图；
[0019] 图2是本发明涉及的机场无源监视系统在实施例中的结构框图；
[0020] 图3是本发明涉及的信号接收处理站在实施例的机场中的布置位置示意图；
[0021] 图4是本发明涉及的信号接收处理站在实施例中的结构框图；
[0022] 图5是本发明涉及的信号接收处理站在实施例中对脉冲信号的处理过程示意图；
[0023] 图6是本发明涉及的信号接收处理站在实施例中的动作流程图；以及图7是本发 明涉及的监视中心站在实施例中的动作流程图。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与