[发明专利]用于提供改进的TCAS方位测量的系统和方法

说明书

背景技术

目前，通过四单元天线阵列从TCAS询问响应信号中确定空中防撞系统(TCAS)的方位。所述单元相等地绕着该天线阵列的圆周隔开，几何上呈90度间隔。通过测量相反单元对之间的响应信号的相位差来确定相对方位。

相反单元之间的长度短(在1090MHz XPDR信号的1/2波长内)，因此所述TCAS方位测量对噪声敏感并且容易受耦合的影响。因此，TCAS II(建议规避机动)的方位测量可能是不准确的。通常，该误差不大于5度，但是其可能大于30度。低的方位精确性引入TCAS位置的大的不确定性，该不确定性随着范围增加。因此，由于这些误差/不精确性，所显示的TCAS目标符号能够表现出跳跃。

发明内容

本发明包括用于在空中防撞系统(TCAS)环境中改进方位精确性的系统和方法。在示例性的方法中，从天线单元阵列传送询问信号。在所述天线单元阵列的第一单元对上接收来自目标的对所传送的询问信号的响应。第一单元对被分离最多所述响应信号的1/2λ。处理器确定所接收的响应的粗方位。天线单元阵列的第二单元对接收对所传送的询问信号的响应。第二单元对被分离大约所述响应信号的Nλ。N是不等于0的整数。基于所确定的粗方位和在第二单元对所接收到的响应来确定用于目标的第一方位值。

在本发明的其他方面中，天线单元阵列被安装在航行器或地面设施(ground installation)上。

附图说明

下面参考以下附图详细描述本发明的优选和可替代实施例：

图1是如根据本发明形成的位于航行器上(located aboard an aircraft)的示例性系统的示意图；

图2示出了用于图1所示系统的天线配置；

图3是由图1所示的系统执行的示例性过程的流程图；

图4是根据本发明形成的位于地面上的示例性系统的示意图；

图5是由图4所示的系统执行的示例性过程的流程图。

具体实施方式

图1示出了包括根据本发明的实施例形成的空中防撞系统(TCAS)的航行器20。所述TCAS包括与RF模块26、显示器28(或其他输出设备)，以及其他航行器系统34，例如大气数据系统(ADS)，飞行管理系统(FMS)或者全球定位系统(GPS)进行信号通信的TCAS处理器24。所述RF模块26附着到位于航行器20的顶部的第一四单元天线30和位于航行器20的底部的第二四单元天线32。

在一个实施例中，航行器20包括所述两个四单元天线30、32中的仅一个。所述TCAS处理器24减少了利用与所述四单元天线30、32中的其他三个单元(两对)所确定的粗方位值相关联的信息而由四单元天线中的第一对产生的更精确的方位值中的误差。因此，使用仅一个四单元天线30、32产生高精度方位。通过使用顶部和底部四单元天线30、32可减少进一步误差。这将在下面进行更详细的描述。

图2示出了所述顶部和底部四单元天线30、32的示例配置。天线30、32的所有单元都附着到RF模块26，RF模块26与所述TCAS处理器24通信。

顶部天线单元E_T1、E_T2和E_T1、E_T4之间的间距相等(或更小)。λ是在1090MHz的XPDR响应信号载波的波长。连接E_T1、E_T2和E_T1、E_T4的线相互垂直。在一个实施例中，单元E_T1、E_T2和E_T4被集成到一个定向天线中，而E_T3是全向刀形天线。E_T3位于到E_T1的Nλ间距，并且到E_T2和E_T4具有相同间距。

所述底部天线单元具有与所述顶部单元类似的设置，并且具有由E_T1、E_T3和E_B1、E_B3确定的相互正交的轴。

在这种配置中，可通过利用和的正交明确确定从精细方位去除频率漂移引入的误差和由姿态(altitude)、范围所促使的仰角误差和姿态误差。