面向机载综合监视系统的ADS-B技术综述

广播式自动相关监视(ADS-B)作为机载综合监视系统(ISS)的新增重要组成部分,在保证飞机飞行安全的前提下,在监视成本和效率方面展现出优势,引领了未来监视技术的发展。本文首先介绍了ADS-B系统功能与优劣势,梳理了国内外技术和产品现状;然后从保障飞行安全和高效的角度出发,分析和综述了机载ISS中ADS-B的关键技术,并详细阐述了技术内涵及难点;最后结合下一代空域运行理念,探讨和展望了技术发展趋势,提出了4个ADS-B技术的未来发展方向,为推动ADS-B技术在实际运行与理论研究方面的发展提供参考。

机载相控阵天气雷达回波仿真与分析

分析了天线增益、波束宽度、脉冲宽度及衰减等因素对雷达气象方程的影响。选取新一代天气雷达(CINRAD/SA)的反射率因子,结合订正后的雷达气象方程和飞行观测参数,仿真模拟机载相控阵天气雷达水平扇扫和垂直扇扫的反射率因子。对比分析表明:在径向上,采用脉冲压缩技术的机载相控阵雷达的距离分辨率要高于新一代天气雷达;在切向上,由于天线增益及波束宽度随指向角的变化,导致机载相控阵雷达数据平滑效果明显,探测精度低于新一代天气雷达。采用回波衰减订正法后,机载相控阵天气雷达反射率因子可信度较高,有助于为飞行员提供更为准确的危险天气预警。

IMA架构下民机综合监视系统仿真器设计

对IMA架构下的综合监视系统仿真器设计进行研究,对比传统的联合式综合监视系统结构,设计了IMA架构下的综合监视系统仿真器结构,给出了从激励器、综合监视系统仿真器到显示与控制端的完整仿真验证平台的具体实现方案,对IMA架构下的综合监视系统进行了基本功能仿真,验证了仿真器设计方案的合理性和可行性。

改进的低PRMS混沌雷达信号低截获性能分析

针对混沌信号应用于雷达系统中由于具有较高的峰均功率比(PRMS)容易被远距离的敌方电子侦察设备截获的问题,提出了一种改进的混沌序列调制的雷达信号。基于Lorenz系统的混沌信号具有初值敏感、随机性强、宽频谱等优点,可取代普通的伪随机序列应用于低截获概率雷达信号设计中。然而由于Lorenz混沌信号具有较高的PRMS,容易被敌方截获。通过对Lorenz混沌信号引入一个与其实部信号功率交错排列的虚部信号,并通过映射得到一种改进的Lorenz混沌信号,降低信号的峰均功率比。理论分析和仿真结果表明,改进的Lorenz混沌信号PRMS得到降低,信号的低截获性能得到进一步改善。

改进G-S零点控制算法在雷达中的应用

针对目前对Gram-Schmidt(G-S)自适应零点控制算法的研究大多只停留在理论研究阶段,还没有将其应用于低截获概率(LPI,Low Probability of Intercept)雷达设计,提出一种改进的G-S自适应零点控制算法应用于连续波(CW,Continuous Wave)体制LPI雷达。该算法可以把接收信号中的目标信息去除,只留下干扰信号,进而进行正交化处理,从而防止目标信息被当作干扰抑制掉。阵列方向图、零陷深度和误差分析等仿真结果表明:该算法在保证较快的收敛速度和较好的稳定性的基础上,相对于传统的G-S正交法有10 dB以上的零陷加深,从而验证了该算法能有效提升雷达的LPI性能。

线性调频和巴克码组合调制雷达信号

针对雷达在现代电子战争中采用单一的线性调频或单一的相位编码信号容易被敌方电子侦察设备截获的问题,提出一种脉内线性调频、脉间13位巴克码相位编码的组合调制信号形式。通过理论分析和计算机仿真,给出信号的模糊图、距离分辨力、速度分辨力以及低截获概率(LPI,Low Probability of Intercept)特性分析,结果表明该信号波形具有近似"图钉"型的模糊图和良好的距离及速度分辨力。最后进行了LPI性能分析,表明该信号形式降低了截获概率因子,提升了雷达的LPI性能。

TAWS低空风切变探测与告警

与风暴相关的微下击暴流现象会产生一股类似于从空中指向地面的喷流。为了高逼真的模拟飞机在扰动风场的飞行并对危险状态进行告警,研究了大型飞机在遭遇微下击暴流风切变的实时仿真。基于涡环原理建立了三维微下击暴流模型。以典型民用大型客机建模数据和风切变模型为核心,生成低空风切变探测所需要的数据。基于FAA的危害因子法进行检测并在飞机穿越风切变时及时给出提示与告警信息。整个模型可以在飞行模拟器的实时仿真中运行。

TAWS系统模式二的告警原理研究与仿真验证

地形感知与告警系统(TAWS)可以有效的避免可控飞行撞地事故,提高飞行员态势感知,保障航空安全。基于典型TAWS系统的模式二告警原理,研究告警所需传感器参数、告警触发条件、告警阈值曲线等信息。最后以真实事故数据作为测试激励,在全数字仿真平台上,验证地形对模式二告警性能的影响,并给出改进意见。

TSO设备研制单位适航设计保证能力建设研究

适航设计保证能力建设是TSO设备研制单位进入民用航空市场的必由之路。对民机及TSO设备研制过程的特点进行了阐述,分析了适航设计保证能力建设的必要性,并结合实际工作对适航设计保证能力建设提出了实施建议。

综合化飞机环境监视系统研究及其数字仿真测试

综合模块化航空电子(IMA)技术日益成为飞机航电系统开发的主流构型。基于美国航空无线电技术委员会(RTCA)对飞机环境监视系统(AESS)的定义,分析了AESS的发展过程及技术趋势,以空客A380、Boeing787飞机的AESS为例进行现状分析,依据ARINC768规范开展了综合飞机环境监视系统(IAESS)方案及架构设计,实现了由综合飞机环境监视系统处理单元(IAESSPU)对T3CAS(TCAS、TAWS和ATCRBS)和WXR数据综合与处理的统一,开展了基于高级体系结构(HLA)的IAESS数字仿真系统设计、测试用例和性能分析,验证了IAESS具有高可靠性、低功耗、低总量等优点,未来IAESS发展也将进一步使得系统具备多功能特点。