專(zhuān)利名稱:改進(jìn)的儀表著陸系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的儀表著陸系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及對(duì)一種著陸系統(tǒng)的改進(jìn)，在該著陸系統(tǒng)中所有的設(shè)備均在同一頻率上依次發(fā)射制導(dǎo)脈沖，該改進(jìn)允許一架進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)對(duì)這種同一頻率著陸系統(tǒng)的地面設(shè)施進(jìn)行專(zhuān)一詢問(wèn)並由此進(jìn)行識(shí)別。
在這種單頻率著陸系統(tǒng)的地面設(shè)施遠(yuǎn)離其它類(lèi)似設(shè)備而設(shè)置的情況下，一架進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)設(shè)有必要專(zhuān)一地詢問(wèn)並由此識(shí)別該地面設(shè)備。然而，在著陸的地理位置上有多個(gè)類(lèi)似著陸設(shè)施相對(duì)較近地設(shè)置在一起時(shí)，必須提供對(duì)一個(gè)這種同一頻率設(shè)備進(jìn)行專(zhuān)一詢問(wèn)和識(shí)別的手段以將其與附近的其它設(shè)備相區(qū)別。
在常規(guī)的著陸系統(tǒng)中，例如上述儀表著陸系統(tǒng)(ILS)和微波著陸系統(tǒng)(MLS)中，通過(guò)從一個(gè)頻帶中將不同頻率專(zhuān)門(mén)分配給每一不同的設(shè)施，並將機(jī)載單元調(diào)諧到選定設(shè)施的頻率上而建立起進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)和特定的地面設(shè)施之間的專(zhuān)一識(shí)別和信號(hào)交換。在我的題為“獨(dú)立的著陸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”的4，429，312號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中討論了同一頻率著陸設(shè)施的一種不同類(lèi)型的識(shí)別方式，其中向飛機(jī)發(fā)射的某些信號(hào)是用于識(shí)別該設(shè)施的編碼脈沖。
在本發(fā)明中，地面設(shè)施的識(shí)別是通過(guò)專(zhuān)一詢問(wèn)技術(shù)而建立，此外，本發(fā)明提供了由著陸系統(tǒng)進(jìn)行的改進(jìn)了的距離數(shù)據(jù)發(fā)生方式，其中改進(jìn)了的測(cè)距方式與在此公開(kāi)的專(zhuān)一詢問(wèn)和站識(shí)別技術(shù)相關(guān)。
對(duì)一個(gè)著陸系統(tǒng)所非常希望的特性是其提供著陸距離的能力，由此而提供可用于三個(gè)主要目的的距離數(shù)據(jù)。第一個(gè)目的是提供距離數(shù)據(jù)以向駕駛員發(fā)出接近著陸的警報(bào)。第二個(gè)目的是隨著飛機(jī)到著陸點(diǎn)的距離縮短而提供自動(dòng)減小著陸設(shè)施增益的裝置以便維持環(huán)路的穩(wěn)定性，這經(jīng)常被稱為“航線軟化”(Course Softening)。第三個(gè)目的在于提供距離數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)與著陸系統(tǒng)提供的仰角數(shù)據(jù)一起被用于確定進(jìn)場(chǎng)過(guò)程中在跑道上方的高度。
在常規(guī)的儀表著陸系統(tǒng)中，到著陸點(diǎn)的距離通常是由地面上與著陸點(diǎn)有確定距離的標(biāo)志信標(biāo)來(lái)提供。這些信標(biāo)發(fā)射出垂直的扇形波束，而進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)通過(guò)該波束。飛機(jī)上以此獲得的距離信息用于向駕駛員報(bào)警並用于“航線軟化”目的。
在微波著陸系統(tǒng)(MLS)和儀表著陸系統(tǒng)(ILS)的實(shí)踐中，由常規(guī)的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距詢問(wèn)機(jī)提供了另一種更精確的測(cè)距方式，幾乎所有飛機(jī)上都載有這種詢問(wèn)機(jī)。機(jī)載的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距裝置詢問(wèn)與MLS或ILS地面設(shè)施共同設(shè)置的測(cè)距信標(biāo)並從其接收采用通常的測(cè)距技術(shù)的直接距離測(cè)量值。在1000MHz范圍內(nèi)將252個(gè)頻道的一個(gè)頻帶分配給測(cè)距單元，該頻帶與目前采用的分配給ILS系統(tǒng)的100-300MHz的頻帶或分配給MLS系統(tǒng)的5000-5250MHz的頻帶相分離。
為了某些著陸操作，要求有非常精確的距離測(cè)量，為這一目的而采用一種精密測(cè)距裝置，通常稱之為PDME。該P(yáng)DME類(lèi)似于常規(guī)的測(cè)距裝置DME，但采用了上升時(shí)間更快的脈沖以獲得更高的精確度。為了獲得所要求的非常精確的距離測(cè)量，飛機(jī)上必須采用該P(yáng)DME系統(tǒng)，這就使飛機(jī)增加了在機(jī)上安裝適當(dāng)?shù)腜DME機(jī)載設(shè)施的額外負(fù)擔(dān)。我的4，429，312號(hào)美國(guó)專(zhuān)利所揭示的內(nèi)容提供了在著陸系統(tǒng)中獲得精確距離的另一技術(shù)。在所公開(kāi)的內(nèi)容中，距離測(cè)量是利用氣象雷達(dá)詢問(wèn)著陸系統(tǒng)的地面設(shè)施並觸發(fā)脈沖式角制導(dǎo)信號(hào)的發(fā)送。這些脈沖的回答信號(hào)與氣象雷達(dá)的詢問(wèn)信號(hào)同步並以常規(guī)的方式進(jìn)行距離追蹤以便在飛機(jī)上提供精確距離。通過(guò)使用上升時(shí)間迅速的脈沖可獲得更高精確度的距離測(cè)量值。
以上兩種識(shí)別地面站設(shè)施的方式(即頻率選擇或脈沖串編碼)均要求附加可調(diào)整的座艙控制，以便調(diào)諧到地面設(shè)施的頻率上或用于選擇從該地面站發(fā)射的信號(hào)的解碼方式。通過(guò)標(biāo)志信標(biāo)或DME裝置測(cè)量距離要求為著陸系統(tǒng)地面設(shè)施設(shè)置適當(dāng)?shù)臉?biāo)志信標(biāo)或DME信標(biāo)。非常精確的距離測(cè)量要求在機(jī)上或地面均附加特殊的PDME裝置。而使用氣象雷達(dá)提供精確距離(如在我的4，429，312號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中所提出的方式)則不再需要附加的PDME裝置，但並非所有的飛機(jī)都載有氣象雷達(dá)。因此，所有常規(guī)的著陸系統(tǒng)都傾向于要求或者附加機(jī)載裝置，或是座航控制，或是兩者都要，以此獲得與一個(gè)選定的地面設(shè)施的專(zhuān)一通訊。
廣義地說(shuō)，一個(gè)著陸系統(tǒng)並非一定要使用多個(gè)不同的頻率，因?yàn)樵谒性O(shè)施位置上的工作通常是在單一頻率上進(jìn)行。單頻率工作是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榧偃鐚?shí)際的著陸制導(dǎo)系統(tǒng)可對(duì)不同的位置總是以同一頻率工作，則由于接收機(jī)可用固定頻率而使機(jī)載設(shè)備的復(fù)雜性有可能極大的簡(jiǎn)化。僅使用在儀表飛行規(guī)則的飛機(jī)上已安裝的機(jī)載設(shè)備以著陸系統(tǒng)的一個(gè)固定頻率既獲得站選擇又獲得距離數(shù)據(jù)的技術(shù)將不再需要在飛機(jī)上安裝任何附加的頻道選擇開(kāi)關(guān)或譯碼器控制開(kāi)關(guān)，因此將導(dǎo)致機(jī)載著陸系統(tǒng)設(shè)備的極大簡(jiǎn)化和低成本。
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，其中地面設(shè)施對(duì)一架進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)的詢問(wèn)作出的響應(yīng)包括多組制導(dǎo)脈沖，該脈沖是在用于所有地面設(shè)施的同一頻率上發(fā)射。由于按儀表飛行規(guī)則(IFR)裝備的飛機(jī)總是包括一個(gè)DME詢問(wèn)機(jī)，本發(fā)明揭示的內(nèi)容是用已安裝在飛機(jī)上的DME詢問(wèn)機(jī)來(lái)詢問(wèn)在選定的地面設(shè)施上的DME接收機(jī)，用對(duì)DME接收機(jī)的輸出觸發(fā)至少某些制導(dǎo)脈沖響應(yīng)的發(fā)射。由于存在著252個(gè)DME頻道，因此，在任何特定的地理位置上，總有一定數(shù)目未利用的頻道可供使用，而一個(gè)這種可用頻道可專(zhuān)門(mén)分配給每一著陸系統(tǒng)設(shè)施以便由專(zhuān)一詢問(wèn)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別。
實(shí)際上，飛機(jī)駕駛員從發(fā)布的航行資料中可獲得正確的頻道以便在他的DME詢問(wèn)機(jī)上選擇觸發(fā)他打算接近的地面設(shè)施。然后，他的DME詢問(wèn)機(jī)將周期地詢問(wèn)地面設(shè)施的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距接收機(jī)，該接收機(jī)通過(guò)連線觸發(fā)地面設(shè)施的定時(shí)和切換電路，然后該電路適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)所選定的地面設(shè)施的脈沖發(fā)射機(jī)以開(kāi)始精確導(dǎo)航信號(hào)的發(fā)射。這樣，通過(guò)選擇不同的DME頻道，駕駛員可專(zhuān)一地選擇不同的著陸系統(tǒng)設(shè)施來(lái)引導(dǎo)他進(jìn)場(chǎng)。
在飛機(jī)上，除了DME詢問(wèn)機(jī)外，將有一個(gè)接收地面設(shè)施脈沖響應(yīng)的固定調(diào)諧的接收機(jī)，和一個(gè)編程處理器，該處理器接受一個(gè)定時(shí)信號(hào)以便向其表明何時(shí)機(jī)載DME詢問(wèn)機(jī)向地面設(shè)施發(fā)送詢問(wèn)以觸發(fā)其制導(dǎo)信號(hào)響應(yīng)。因此，該機(jī)載處理器能夠識(shí)別來(lái)自選定地面設(shè)施(即，由該飛機(jī)詢問(wèn)的設(shè)施)的所需信號(hào)，並區(qū)別于來(lái)自其它飛機(jī)的詢問(wèn)或來(lái)自其它地面設(shè)施所產(chǎn)生的其它同頻率信號(hào)。從所需信號(hào)與飛機(jī)自身發(fā)出的詢問(wèn)同步這一事實(shí)可作出該識(shí)別，並由此可進(jìn)行距離追蹤，這樣飛機(jī)僅使用其距離追蹤門(mén)內(nèi)的響應(yīng)脈沖。在該系統(tǒng)中，來(lái)自飛機(jī)的地面設(shè)施詢問(wèn)信號(hào)將在252個(gè)標(biāo)準(zhǔn)DME頻道中的一個(gè)適當(dāng)頻道上發(fā)送，但來(lái)自地面設(shè)施的脈沖響應(yīng)將在一個(gè)不同的頻帶內(nèi)(即，在由所有這種類(lèi)型的著陸系統(tǒng)所使用的一個(gè)特定單頻上)。這樣，該系統(tǒng)使用不同頻帶的詢問(wèn)和響應(yīng)頻率。根據(jù)對(duì)地面設(shè)施的DME詢問(wèn)信號(hào)與接收到地面設(shè)施的脈沖響應(yīng)之間的時(shí)間延遲而獲得著陸點(diǎn)的距離。
因此，基本的識(shí)別技術(shù)包括僅對(duì)與飛機(jī)自己對(duì)選定地面站的詢問(wèn)同步的響應(yīng)進(jìn)行距離追蹤和處理，並且在這一方面類(lèi)似于常規(guī)的DME功能，其中所接收的非同步信號(hào)被忽略。因此，在其它同頻率站存在的情況下有可能使多架飛機(jī)同時(shí)使用一個(gè)選定的著陸站，並且在無(wú)相互干擾的情況下獲得精確的角制導(dǎo)和距離，因?yàn)樗鼈兊脑儐?wèn)相互間將是隨機(jī)的關(guān)系。然而，一個(gè)基本的區(qū)別是該系統(tǒng)使用不同頻率的發(fā)送，即，以一個(gè)DME頻道詢問(wèn)，而在一個(gè)更適合于發(fā)射精確的著陸制導(dǎo)波束的不同頻帶上進(jìn)行響應(yīng)，被詢問(wèn)的特定地面站將通過(guò)選擇已分配給它的特定DME頻道來(lái)確定。
由于事實(shí)上作為對(duì)每一詢問(wèn)的回答而發(fā)射並用于在飛機(jī)上測(cè)距的信號(hào)可利用上升時(shí)間快的脈沖，與常規(guī)DME應(yīng)答的緩慢上升時(shí)間相比，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)距技術(shù)的精確性得到改善。通過(guò)僅利用一個(gè)頻道進(jìn)行發(fā)送，因此可使該單一頻道較寬以便容納更快的上升時(shí)間，從而有助于利用上升時(shí)間快的脈沖響應(yīng)。
還應(yīng)指出，在此公開(kāi)的一個(gè)使用DME詢問(wèn)機(jī)觸發(fā)來(lái)自地面設(shè)施的精確制導(dǎo)響應(yīng)的系統(tǒng)中，這種地面設(shè)施仍可任意地發(fā)射定時(shí)的精確制導(dǎo)配對(duì)信號(hào)，該信號(hào)由本地的間歇振蕩發(fā)生器啟動(dòng)以便由不包括機(jī)載詢問(wèn)機(jī)的飛機(jī)使用。這種地面設(shè)施可用于在直接地理鄰近區(qū)內(nèi)不包括其它類(lèi)似的，有可能產(chǎn)生干擾的系統(tǒng)的地區(qū)。間歇振蕩器的運(yùn)行可類(lèi)似于一般的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距裝置的運(yùn)行，並具有在我的4，429，312號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中所描述的一個(gè)替換實(shí)施方案的一般類(lèi)型。間歇振蕩器啟動(dòng)的精確制導(dǎo)序列應(yīng)當(dāng)還包括一個(gè)全向發(fā)射的信號(hào)，該信號(hào)仍進(jìn)行編碼以識(shí)別該地面裝置。應(yīng)當(dāng)注意，總的來(lái)說(shuō)，只有從被選擇性詢問(wèn)的地面站發(fā)出的信號(hào)將進(jìn)入距離追蹤門(mén)之內(nèi)並進(jìn)行處理。然而，在偶然情況下，來(lái)自其它附近的地面設(shè)施的同頻率信號(hào)也可進(jìn)入追蹤門(mén)，因此，如果它被處理，將會(huì)產(chǎn)生制導(dǎo)誤差，因?yàn)樗鼈儗?shí)際上是在提供到另一位置的制導(dǎo)信號(hào)。已有人所共知的技術(shù)來(lái)使這一問(wèn)題減為最小。即，平均和“野點(diǎn)”(Wild Point)消除技術(shù)。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是在單一頻率的精確制導(dǎo)著陸系統(tǒng)中提供對(duì)一個(gè)選定的地面站進(jìn)行專(zhuān)一詢問(wèn)的能力並通過(guò)該地面站的響應(yīng)與飛機(jī)上的詢問(wèn)同步的特點(diǎn)來(lái)識(shí)別該地面站。這一技術(shù)利用已有的機(jī)載DME詢問(wèn)機(jī)通過(guò)分配給每一不同著陸設(shè)施的不同DME頻道專(zhuān)一詢問(wèn)每一設(shè)施，由此消除為獲得這種專(zhuān)一詢問(wèn)和識(shí)別對(duì)飛機(jī)增加任何附加專(zhuān)用設(shè)備的需要。
本發(fā)明的一個(gè)附加目的是通過(guò)利用在所有具備儀表飛行規(guī)則能力的飛機(jī)上已經(jīng)包括的設(shè)備來(lái)減少機(jī)載設(shè)備的復(fù)雜性和初始安裝及維修的成本，以達(dá)到精確制導(dǎo)著陸設(shè)施的專(zhuān)一詢問(wèn)，並利用飛機(jī)上的機(jī)載DME詢問(wèn)機(jī)，固定頻率接收機(jī)和著陸制導(dǎo)處理器的結(jié)合來(lái)測(cè)量地面站的距離並僅處理用于制導(dǎo)目的的距離追蹤響應(yīng)。目前，無(wú)論是機(jī)載的或地面的，在DME設(shè)備和著陸系統(tǒng)制導(dǎo)設(shè)施之間都沒(méi)有有線的相互連接和協(xié)同工作。本發(fā)明提出了它們的相互連接以實(shí)現(xiàn)減少著陸系統(tǒng)設(shè)施的復(fù)雜性并減少相關(guān)的成本和重量，同時(shí)提供通過(guò)頻率選擇的特定的地面精確著陸設(shè)施，并獲得相關(guān)的明確識(shí)別和測(cè)距。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在以下對(duì)附圖的討論中顯示出來(lái)。
圖1是一個(gè)典型的先有技術(shù)著陸系統(tǒng)的框圖，包括地面的和機(jī)載的設(shè)施;和圖2是類(lèi)似于圖1的框圖，但示出了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)。
雖然本發(fā)明提供的技術(shù)可應(yīng)于很多不同的著陸系統(tǒng)，因而它並不限于對(duì)我的4，429，312號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中示出和描述的那種精確著陸系統(tǒng)的改進(jìn)，本改進(jìn)系統(tǒng)的一個(gè)較佳實(shí)施方案將參照上述專(zhuān)利的著陸系統(tǒng)給予說(shuō)明和描述。
如上述專(zhuān)利中所示，並在其第8和第9欄中所述，該專(zhuān)利系統(tǒng)提供了一個(gè)地面精確著陸制導(dǎo)設(shè)施。該設(shè)施從沿著進(jìn)場(chǎng)路徑指向著陸飛機(jī)的多個(gè)分離天線發(fā)射出局部區(qū)域的傾斜滑翔制導(dǎo)波束。該波束在飛機(jī)上被接收並處理以復(fù)原向飛行員提供的著陸指示信號(hào)。在4，429，312號(hào)專(zhuān)利所示的系統(tǒng)中，該地面系統(tǒng)可被觸發(fā)以響應(yīng)于來(lái)自進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)、由其氣象雷達(dá)發(fā)送的詢問(wèn)，或者它可以自由運(yùn)行並由不具備氣象雷達(dá)的進(jìn)場(chǎng)飛機(jī)簡(jiǎn)單地接收和利用。前一類(lèi)型的觸發(fā)系統(tǒng)是本改進(jìn)所針對(duì)的系統(tǒng)，因此，著陸系統(tǒng)工作的自由運(yùn)行方式將不再給予討論。
圖1示出4，429，312號(hào)專(zhuān)利中基本的精確著陸制導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有精確制導(dǎo)定位天線波束模式23和24(標(biāo)為B和C)用于橫向飛機(jī)制導(dǎo)的兩個(gè)指向天線21和22。地面設(shè)施還包括發(fā)出全向模式25的非指向天線5。這些天線5、21和22由開(kāi)關(guān)26和電纜27連接到雷達(dá)信標(biāo)6，該信標(biāo)通常包括一個(gè)發(fā)射機(jī)32和接收機(jī)30，並且還包括定時(shí)和切換電路29，該電路控制開(kāi)關(guān)26並啟動(dòng)發(fā)射機(jī)32的輸出。該地面設(shè)施還進(jìn)一步包括用于縱向傾斜滑翔制導(dǎo)的兩個(gè)指向天線33和34，以便發(fā)射成對(duì)的精確傾斜滑翔制導(dǎo)波束33a和34a(標(biāo)為D和E)，這些天線同樣通過(guò)天線開(kāi)關(guān)26連接到發(fā)射機(jī)32。用于橫向制導(dǎo)的天線21和22的成對(duì)波束模式相互重疊以使它們沿著跑道的延伸中線CL提供強(qiáng)度均等的信號(hào)。這樣，如果在機(jī)載裝置上接收的兩個(gè)天線的信號(hào)強(qiáng)度相等，則必定在橫向上位于跑道中線上方。同樣，兩個(gè)成對(duì)的傾斜滑翔天線33和34的指向天線模式是相對(duì)于一個(gè)預(yù)定的滑翔斜率(通常為3°)之上和之下並列和部分重疊，以此使飛機(jī)精確地沿該滑翔斜率進(jìn)場(chǎng)，在飛機(jī)上從這些成對(duì)天線33和34接收的信號(hào)強(qiáng)度將相等。這樣，對(duì)于一個(gè)在航線上的進(jìn)場(chǎng)動(dòng)作，飛機(jī)上接收的所有四個(gè)制導(dǎo)信號(hào)的強(qiáng)度都將相等。然而，在所希望的進(jìn)場(chǎng)航線上向上或向下，或者是向左或向右的偏差均將引起接收機(jī)所接收的成對(duì)信號(hào)的不平衡，這向飛行員表明飛機(jī)從所希望航線上已偏差的方向。這一運(yùn)行在4，429，312號(hào)專(zhuān)利中得到完整的描述。
根據(jù)該專(zhuān)利的系統(tǒng)的機(jī)載裝置在圖1的右側(cè)示出，其中包括一個(gè)通過(guò)天線3發(fā)射和接收的氣象雷達(dá)。該雷達(dá)一般包括一個(gè)雷達(dá)發(fā)射機(jī)1，一個(gè)雷達(dá)接收機(jī)7，一個(gè)信標(biāo)接收機(jī)8，一個(gè)開(kāi)關(guān)10，和一個(gè)常規(guī)的雷達(dá)指示器11。開(kāi)關(guān)10被用于將雷達(dá)指示器11與雷達(dá)接收機(jī)7連接以顯示常規(guī)的雷達(dá)回波，或與信標(biāo)接收機(jī)8連接以顯示信標(biāo)返回信號(hào)，這些在本領(lǐng)域內(nèi)均為人所知。信標(biāo)接收機(jī)8還與一個(gè)距離門(mén)和航行處理器15連接，該處理器向與其連接的距離閱讀器18和航線偏差指示器20提供距離數(shù)據(jù)。機(jī)載雷達(dá)發(fā)射機(jī)1被用于通過(guò)發(fā)送一個(gè)觸發(fā)信號(hào)7而觸發(fā)一個(gè)來(lái)自地面設(shè)施的響應(yīng)序列，該觸發(fā)信號(hào)由全向天線5接收並通過(guò)地面接收機(jī)30送給定時(shí)和切換電路29，然后該電路啟動(dòng)地面設(shè)施的響應(yīng)序列。這一響應(yīng)序列包括多個(gè)依次送出的發(fā)射。首先，定時(shí)和切換電路29通過(guò)全向天線5從發(fā)射機(jī)發(fā)送一個(gè)編碼串參考信號(hào)A以識(shí)別地面設(shè)施，並且還提供飛機(jī)上的距離信息以及一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)的強(qiáng)度被用于設(shè)定飛機(jī)上接收機(jī)的增益以保持機(jī)載接收機(jī)在其響應(yīng)特性的線性部分內(nèi)工作。在一個(gè)由定時(shí)和切換電路確定的固定延時(shí)之后，開(kāi)關(guān)26依次分步驟地將發(fā)射機(jī)32輪流與四個(gè)定向天線中每一個(gè)相連接以發(fā)出包括右和左成對(duì)定位脈沖的響應(yīng)R，並發(fā)出上和下成對(duì)傾斜滑翔脈沖。這些脈沖每次發(fā)生一個(gè)並保持相互間的適當(dāng)延時(shí)。可調(diào)衰減器44用于平衡天線激勵(lì)，這樣，當(dāng)飛機(jī)準(zhǔn)確地處于著陸航線上時(shí)，這些制導(dǎo)信號(hào)全部具有相等的幅值，如在4，429，312號(hào)專(zhuān)利中所述。四個(gè)制導(dǎo)信號(hào)的序列是預(yù)定的並固定的，這樣飛機(jī)可通過(guò)它們連接的次序來(lái)識(shí)別這些信號(hào)。
在圖1中這些精確制導(dǎo)波束B(niǎo)、C、D和E中發(fā)射的脈沖，加上從全向天線發(fā)射的參考信號(hào)族A，在機(jī)載天線3被接收，並由信標(biāo)接收機(jī)8送往飛機(jī)上的處理器15。處理器15被編程以利用參考信號(hào)A確定距離並將其顯示在距離讀出器18上，並利用精確著陸信號(hào)B、C、D和E來(lái)產(chǎn)生並向航線偏差指示器20發(fā)出輸出信號(hào)，該信號(hào)示出飛機(jī)相對(duì)于所希望進(jìn)場(chǎng)路徑的位置。這些技術(shù)限定了一種類(lèi)型的先有技術(shù)系統(tǒng)，對(duì)于該系統(tǒng)，本發(fā)明尋求進(jìn)行改進(jìn)。
當(dāng)飛機(jī)具有詢問(wèn)地面設(shè)施的氣象雷達(dá)，並且已為雷達(dá)增加了一個(gè)解碼電路連同在座艙內(nèi)進(jìn)行站選擇的一個(gè)適當(dāng)?shù)拇a選擇開(kāi)關(guān)時(shí)，圖1所示的精確制導(dǎo)系統(tǒng)一般是令人滿意的。然而，並非所有飛機(jī)都具有詢問(wèn)地面設(shè)施的氣象雷達(dá)，另外經(jīng)常是不希望在一個(gè)已經(jīng)過(guò)分擁擠的座艙內(nèi)增加一個(gè)代碼選擇開(kāi)關(guān)(例如，在一架戰(zhàn)斗機(jī)中)。此外，在一個(gè)鄰近的地理區(qū)域內(nèi)有幾個(gè)飛機(jī)場(chǎng)的地方，和/或在同一飛機(jī)場(chǎng)有幾個(gè)這種類(lèi)型的著陸設(shè)施時(shí)，來(lái)自所有這些著陸系統(tǒng)的同一頻率的信號(hào)可同步地到達(dá)飛機(jī)上，因而不能被適當(dāng)?shù)胤蛛x開(kāi)以達(dá)到專(zhuān)一距離追蹤和產(chǎn)生制導(dǎo)信號(hào)的目的。這基本上是困擾著由聯(lián)邦航空署為了空中交通管制目的而采用的常規(guī)雷達(dá)/信標(biāo)系統(tǒng)(空中交通管制雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)ATCRBS)的同一問(wèn)題。它被稱為“混淆”。于是，4，429，312號(hào)專(zhuān)利的氣象雷達(dá)技術(shù)及相關(guān)的識(shí)別代碼就非常適用于隔絕的遙遠(yuǎn)地點(diǎn)，如近海石油鉆探臺(tái)，但不能適用于在鄰近區(qū)域有很多同頻率著陸系統(tǒng)的地區(qū)。問(wèn)題主要是由于這些系統(tǒng)和機(jī)載雷達(dá)全使用同一頻率，並且沒(méi)有辦法去唯一地觸發(fā)某一特定的設(shè)施。因此，總是存在所不希望的觸發(fā)一個(gè)鄰近設(shè)施的危險(xiǎn)，其結(jié)果是飛機(jī)上將同步地接收到從兩個(gè)位置到達(dá)飛機(jī)上的混淆的響應(yīng)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，本發(fā)明改進(jìn)了圖1所示的先有技術(shù)系統(tǒng)。正如本說(shuō)明書(shū)上文中所指出，在任何特定的地理位置上，252個(gè)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距頻道當(dāng)中可隨時(shí)使用的頻道數(shù)總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正在實(shí)際使用的數(shù)目。另外，幾乎所有的飛機(jī)都已在機(jī)上具備了戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航或測(cè)距裝置的能力，而很多輕型飛機(jī)和軍用飛機(jī)可能設(shè)有機(jī)載的氣象雷達(dá)，圖1所示的先有技術(shù)系統(tǒng)都要求有氣象雷達(dá)。
本發(fā)明提出，通過(guò)使用已經(jīng)裝在飛機(jī)上的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航或測(cè)距詢問(wèn)機(jī)50來(lái)觸發(fā)一個(gè)選定地面設(shè)施的響應(yīng)。機(jī)載DME詢問(wèn)機(jī)進(jìn)行自由運(yùn)行，這樣它將利用在該地理位置沒(méi)有使用的一個(gè)頻道重復(fù)地觸發(fā)該地面設(shè)施，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，該地面設(shè)施必須配有一個(gè)由常規(guī)調(diào)諧控制器62調(diào)諧到專(zhuān)門(mén)分配給它的這一頻道上的一個(gè)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距接收機(jī)60。該戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距接收機(jī)60的運(yùn)行可通過(guò)定時(shí)和切換電路29觸發(fā)發(fā)射機(jī)32。該戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距接收機(jī)60具有其自己的天線64，該天線適用于接收由戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距裝置使用的1000MHz范圍內(nèi)的信號(hào)，並且該接收機(jī)通過(guò)線66(在功能上對(duì)應(yīng)于圖1中的觸發(fā)線31)對(duì)每一接收到的詢問(wèn)信號(hào)輸出觸發(fā)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)定時(shí)和切換電路29。如圖1中的情況，定時(shí)和切換電路29將開(kāi)關(guān)26置于正確的位置，提供延遲，並驅(qū)動(dòng)發(fā)射機(jī)發(fā)送定向編碼參考信號(hào)A，其后是兩組成對(duì)的定向信號(hào)B和C，以及D和E。
在飛機(jī)上，DME單元50可由控制器52調(diào)諧到駕駛員選擇的任一頻道上以便能觸發(fā)所希望的地面設(shè)施。然后戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距詢問(wèn)機(jī)50將繼續(xù)周期性地觸發(fā)該地面設(shè)施，這樣從該地面設(shè)施返回的信號(hào)將相對(duì)于來(lái)自該特定飛機(jī)的詢問(wèn)信號(hào)保持同步，並由此在飛機(jī)上將其識(shí)別為所關(guān)心的返回信號(hào)，並與來(lái)自附近區(qū)域的同一或其它鄰近地面設(shè)施的同頻率非同步返回信號(hào)區(qū)別開(kāi)。該機(jī)載設(shè)施還將包括一個(gè)與圖1對(duì)應(yīng)的機(jī)載接收機(jī)8，它被調(diào)諧到可接收來(lái)自地面設(shè)施的定向參考信號(hào)A和成對(duì)的定向信號(hào)B和C，以及D和E，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距詢問(wèn)機(jī)50由線13連接以向航行處理器15發(fā)出一個(gè)定時(shí)信號(hào)，由此表明何時(shí)送出它的詢問(wèn)信號(hào)。處理器15利用這一定時(shí)信號(hào)和從地面設(shè)施接收的定向參考信號(hào)A來(lái)確定到該地面設(shè)施的距離並將其顯示在距離閱讀器18上。另外，該處理器包括一個(gè)對(duì)所有地面設(shè)施響應(yīng)信號(hào)追蹤的距離門(mén)，這些響應(yīng)信號(hào)包括來(lái)自地面設(shè)施的定向信號(hào)A和成對(duì)的定向信號(hào)B和C以及D和E。對(duì)定向信號(hào)進(jìn)行處理以便利用航線偏差指示器20的可見(jiàn)顯示向駕駛員給出精確制導(dǎo)，該指示器與圖1所示相同。然而，偶爾有來(lái)自選定著陸設(shè)施或附近的其它著陸設(shè)施的其它同頻率信號(hào)會(huì)進(jìn)入該距離門(mén)，正象在常規(guī)DME距離測(cè)蹤時(shí)所發(fā)生的情況。由于這些信號(hào)相對(duì)來(lái)說(shuō)很少發(fā)生，在與來(lái)自選定地面設(shè)施的所希望的信號(hào)求平均后這些同步頻率信號(hào)的作用將很小。然而，通過(guò)將進(jìn)入距離門(mén)的所有接收信號(hào)的值存入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，可進(jìn)一步將這些微小的作用縮小，並為了制導(dǎo)的目的，僅利用落入所有信號(hào)動(dòng)態(tài)平均值的預(yù)定范圍內(nèi)的存儲(chǔ)信號(hào)，這被稱為“野點(diǎn)”編輯。這樣，在地面上，圖1的雷達(dá)接收機(jī)30由一個(gè)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距接收機(jī)60所代替，而在天上，雷達(dá)發(fā)射機(jī)1和接收機(jī)7由一個(gè)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距詢問(wèn)機(jī)50所代替，結(jié)果是在同一時(shí)刻可通過(guò)對(duì)其自己分配的頻道專(zhuān)一地詢問(wèn)某一地面設(shè)施。
本發(fā)明並不限于所示和所述的實(shí)施方案，因?yàn)樵谒?b>權(quán)利要求
的范圍內(nèi)可以進(jìn)行多種修改。
權(quán)利要求
1.一個(gè)改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，用于使飛機(jī)沿一條包括預(yù)定的滑翔斜率和中心線在內(nèi)的較佳著陸制導(dǎo)路徑而著陸，該著陸系統(tǒng)的類(lèi)型為具有多個(gè)地面設(shè)施，每一設(shè)施包括一個(gè)響應(yīng)于從著陸飛機(jī)接收到的詢問(wèn)信號(hào)而工作的觸發(fā)輸入，以此啟動(dòng)一個(gè)發(fā)射機(jī)向該飛機(jī)發(fā)送一個(gè)響應(yīng)序列，該響應(yīng)包括通過(guò)沿該制導(dǎo)路徑定向的定向天線發(fā)送精確制導(dǎo)信號(hào)，并且該著陸系統(tǒng)具有多個(gè)機(jī)載設(shè)施，每一設(shè)施包括用于接收上述響應(yīng)的裝置和對(duì)其進(jìn)行處理以提供引導(dǎo)飛機(jī)著陸的制導(dǎo)信號(hào)的裝置，其改進(jìn)包括(a)在每一相關(guān)的地面設(shè)施內(nèi)，一個(gè)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距接收機(jī)被調(diào)諧到分配給該特定地面設(shè)施的一個(gè)測(cè)距頻率上，該戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距接收機(jī)具有響應(yīng)于接收到的詢問(wèn)信號(hào)而發(fā)生的觸發(fā)輸出，該輸出被連接到該地面設(shè)施的觸發(fā)輸入端；和(b)在每一相關(guān)的飛機(jī)上，一個(gè)機(jī)載設(shè)施包括一個(gè)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距詢問(wèn)機(jī)和用于向地面設(shè)施發(fā)送詢問(wèn)信號(hào)的天線裝置，該詢問(wèn)機(jī)可調(diào)諧到指定的測(cè)距頻率上，以此選擇并專(zhuān)一地詢問(wèn)一個(gè)特定的地面設(shè)施，并且該詢問(wèn)機(jī)具有一個(gè)與機(jī)載處理裝置相連的定時(shí)信號(hào)輸出，用于指示每一詢問(wèn)信號(hào)發(fā)送的時(shí)刻，由此所接收的對(duì)詢問(wèn)信號(hào)的響應(yīng)將與特定機(jī)載設(shè)施產(chǎn)生的詢問(wèn)信號(hào)同步。
2.一個(gè)如權(quán)利要求
1所要求的改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，其中從地面設(shè)施響應(yīng)于飛機(jī)的詢問(wèn)信號(hào)而向其發(fā)送的響應(yīng)序列包括由地面設(shè)施在接收到一個(gè)詢問(wèn)信號(hào)的時(shí)刻發(fā)送出的一個(gè)參考信號(hào);并且，其中所述機(jī)載處理裝置包括根據(jù)詢問(wèn)信號(hào)的發(fā)送與地面設(shè)施的參考響應(yīng)的接收時(shí)刻之間的時(shí)間間隔確定從飛機(jī)到被詢問(wèn)地面設(shè)施的距離的裝置。
3.一個(gè)如權(quán)利要求
2所要求的改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，其中所述機(jī)載處理裝置進(jìn)一步包括響應(yīng)于定時(shí)信號(hào)和上述響應(yīng)到達(dá)飛機(jī)的次數(shù)的距離追蹤門(mén)裝置，上述響應(yīng)包括所述參考信號(hào)和響應(yīng)于上述詢問(wèn)信號(hào)而發(fā)送的所述制導(dǎo)信號(hào)序列，并且該處理器的工作僅處理在上述距離門(mén)裝置之內(nèi)追蹤的信號(hào)。
4.一個(gè)如權(quán)利要求
2所要求的改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，其中每一地面設(shè)施包括一個(gè)全向一定向天線，上述參考信號(hào)是由該地面設(shè)施通過(guò)該全向一定向天線發(fā)射。
5.一個(gè)如權(quán)利要求
2所要求的改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，其中由地面設(shè)施發(fā)射的所述參考信號(hào)被編碼以識(shí)別相應(yīng)的地面設(shè)施。
6.一個(gè)如權(quán)利要求
1所要求的改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，其中每一地面設(shè)施的制導(dǎo)天線包括多個(gè)配對(duì)安排的定向輻射裝置在工作時(shí)在制導(dǎo)路徑周?chē)l(fā)射制導(dǎo)信號(hào)波束，所述輻射裝置包括在水平方向指向中心線兩側(cè)并相互重疊的成對(duì)定位輻射裝置，還進(jìn)一步包括指向上述預(yù)定滑翔斜率之上和之下并相互重疊的成對(duì)滑翔斜率輻射裝置;其中每一地面設(shè)施包括信號(hào)定時(shí)和切換裝置，它又包括與戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航/測(cè)距接收機(jī)的輸出相連接的上述觸發(fā)輸入以便在接收到詢問(wèn)信號(hào)時(shí)由其觸發(fā)，該定時(shí)和切換裝置的工作是將不同的定向輻射裝置連接到發(fā)射機(jī)裝置上以輻射出來(lái)自相應(yīng)定位和滑翔斜率輻射裝置的一個(gè)響應(yīng)中的每一連續(xù)制導(dǎo)信號(hào)波束。
7.一個(gè)如權(quán)利要求
1所要求的改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，其中的詢問(wèn)信號(hào)是從飛機(jī)上在所分配的測(cè)距頻帶內(nèi)發(fā)射，並且其中的制導(dǎo)信號(hào)是從地面設(shè)施在分配給該著陸系統(tǒng)的不同頻率上發(fā)射。
8.一個(gè)如權(quán)利要求
7所要求的改進(jìn)的著陸系統(tǒng)，其中每一機(jī)載設(shè)施包括用于指示飛機(jī)與著陸路徑偏差的上述指示裝置，并進(jìn)一步包括一個(gè)信號(hào)處理器，該處理器響應(yīng)于從機(jī)載接收裝置接收的制導(dǎo)信號(hào)并響應(yīng)于它們?cè)诿恳恍蛄兄械臅r(shí)間位置而工作，以將所接收的制導(dǎo)信號(hào)波束配對(duì)并比較每一對(duì)信號(hào)的強(qiáng)度以產(chǎn)生用于指示與上述著陸路徑偏差的輸出信號(hào)並將其送往指示裝置。
專(zhuān)利摘要
在一個(gè)單頻精確制導(dǎo)著陸系統(tǒng)中，利用飛機(jī)上的 測(cè)距詢問(wèn)機(jī)和地面設(shè)施的測(cè)距接收機(jī)，將其均調(diào)諧 到同一測(cè)距頻率上以專(zhuān)一詢問(wèn)一個(gè)選定的地面站， 并通過(guò)其回答與飛機(jī)的詢問(wèn)同步這一特點(diǎn)來(lái)識(shí)別該 地面站，詢問(wèn)與回答還被用于獲得到地面設(shè)施的距 離。該技術(shù)利用已裝備的機(jī)載測(cè)距詢問(wèn)機(jī)來(lái)選擇性 詢問(wèn)所希望的著陸設(shè)施，由此消除任何為飛機(jī)增加 附加專(zhuān)用設(shè)備的需要，以實(shí)現(xiàn)由本發(fā)明達(dá)到的所希 望的專(zhuān)一詢問(wèn)及地面設(shè)施的識(shí)別。
文檔編號(hào)G01S1/14GK86105111SQ86105111
公開(kāi)日1987年2月11日 申請(qǐng)日期1986年8月13日
發(fā)明者約翰·P·奇舒爾姆 申請(qǐng)人:桑德斯特倫德數(shù)據(jù)控制公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan