空中防撞系统避撞机制的数学模型

在TCAS系统中,到达最接近点的时间Tau、HMD和VMD是描述空中碰撞物理过程的主要参数,利用该组参数能够完整地描述TCAS系统的防撞机制。该文通过对到CPA时间的近似,引入对Tau时间的物理解释;并通过坐标变换,采用本机和入侵飞机的相对距离、相对距离变化率和相对距离加速度推导出了HMD的数学表达式;分析了工程实际应用中的修正模型。

实正弦信号的快速相位差分频率估计方法

基于最小均方误差相位差分频率估计原理，提出了能够直接处理实正弦信号的相位差分频率估计算法。新的修改算法利用零交越或FFT变换，能快速有效地在时域或频域上得到实正弦信号的相位信息，改善了频率估计的SNR阈值，且便于工程实现。

宽带数字正交技术及性能分析

讨论了几种宽带数字基于傅里叶变换和离散滤波器的Ｈｉｌｂｅｒｔ变换以及对基带内任意带通信号特殊的正交变换技术，并利用Ｇｒａｍ－Ｓｃｈｉｎｉｄｔ正交化校准原理分析了这几种数字正交技术的性能以及Ｉ、Ｑ通过间的幅度和相位不平衡误差。计算机模拟结果表明，除了Ｈｉｌｂｅｒｔ滤波器的不平衡度较大外，其余两种数字正文技术在较宽的频率范围内都能保持很高的镜像抑制，这为实现宽带实时的数字Ｉ、Ｑ通道提供了工程保证。

基于Bancroft算法的多点定位TOA-LS估计

由于目标信号的发射时间未知,无源定位技术大多利用TDOA(到达时间差)进行目标定位.本文将求解GPS单点定位的Bancroft算法应用于TOA(到达时间)多点定位方程的求解,提出了基于Bancroft算法的无源多点定位TOA-LS(最小二乘)估计算法.TOA-LS包含三个线性方程,其加权系数与目标位置和目标信号发射时间相关.采用Ban-croft算法给出初始值并求解TOA-LS方程,完成加权系数的迭代更新.仿真结果表明对不同几何位置的目标,TOA-LS估计可获得接近理论方差下界的近似最优的性能.

基带采样率内任意带通信号的正交采样

提出了一种在基带采样率内对任意带通信号的正交采样技术。载频位于ＡＤＣ（模／数转换器）基带采样率内的任意带通信号，经１／２抽取和（－１）＾ｎ调制，再由全通线性多相滤波器内插后，得到基复包络的调制输出ＸＩ（ｎ）和ＸＱ（ｎ）。

机载防撞系统非线性高度跟踪器的设计与实现

高度跟踪器对于机载防撞系统(TCAS)能否可靠工作至关重要。传统的高度跟踪器采用线性α-β跟踪器,高度报告的"粗量化"精度将导致线性α-β跟踪器的性能劣化。为此,设计了一种对30 m量化精度高度报告的非线性跟踪器。核心思想是利用多次高度层穿越占用时间以及穿越高度层数来计算高度率,并将飞行过程划分为5个不同状态,不同状态采用不同高度率修正公式。仿真结果及误差分析显示非线性高度跟踪器在跟踪精度和响应时间两方面均优于线性α-β跟踪器,有效提高了TCAS做出防撞决策的可靠性。

一种新的通用航空机载防撞逻辑设计方法

由于机载防撞系统(TCAS)是针对具有较大垂直高度变化率的大型飞机设计的,系统设定条件和与之相关的解脱建议并不能适用于通航飞机。针对通用航空的防撞问题,提出了一种基于马尔可夫决策过程(MDP)的防撞逻辑设计方法。首先,将飞机空中相遇过程的动态模型转换为离散转移函数;然后,基于防撞系统结果事件末端效用函数进行MDP建模,采用动态规划方法导出了最优防撞逻辑的迭代方程;最后,给出了通航飞机最优化防撞逻辑的设计流程并对最优防撞逻辑进行了计算机仿真。仿真结果表明,通过调整效用比参数可以在保证安全性能的同时有效降低系统告警率。在垂直相遇高度小于30 m的相遇过程占比高达18%的情况下,当告警率大于0.85时系统的碰撞概率仅为2.88×10-4左右。该设计方法对我国在低空空域通用飞机防撞系统的研究具有一定的参考价值。

数系中具有噪声保护的解模糊问题

本文介绍了DFT与对称/非对称数系(SNS/ANS)之间的关系,并讨论了噪声对数系中解模糊的影响。把ANS中对噪声不敏感的解模糊原理推广到SNS系统中,给出了具有噪声保护的SNS无模糊带宽公式,在此基础上提出了欠采样条件下对噪声不敏感的SNS实时频率解模糊算法。

机载防撞系统干扰限制功能的设计与实现

针对机载防撞系统(TCAS)空对空通信时存在的同步混扰,采用飞机分布因子结合问询功率和问询速率的控制方法,建立了干扰限制的数学模型,给出了TCAS监视功能干扰限制的设计流程。按照DO-185B标准定义的高密度飞机分布环境,采用计算机仿真得到了TCAS干扰限制功能在高密度空域中统计性能,对不同监视区域中TCAS应答机的占用率与DO-185B的设计需求进行比较,验证了设计的干扰限制功能的有效性和实用性。仿真结果表明干扰限制算法能够满足高密度空域中TCAS监视功能的要求,在TCAS干扰限制功能的设计和性能评估方面具有实际应用价值。

一种基于网络处理器的城域以太交换系统的设计

本文介绍了基于IXP1200网络处理器进行城域以太交换系统数据通道的设计,在以太交换的基础上,实现了独特的 EVC连接功能。文中描述了具体的系统结构,任务结构,相应的数据结构以及该城域交换系统数据层面的逻辑流程 框图;同时说明了基于网络处理器的设计方法和步骤。本文基于网络处理器实现的城域以太交换系统可提供点到点 和多点到多点的EVC连接。

1090ES广播式自动相关监视系统的CPR算法

在1090ES广播式自动相关监视(ADS-B)系统中,为了对飞机的位置消息进行有效编码,经度和纬度采用简洁位置报告(CPR)的形式。介绍了CPR编解码算法的基本原理,详细描述了1090ES ADS-B系统中经度和纬度消息的CPR编解码方法,给出了全球位置和本地位置的编解码算法和实现步骤。

深井观测地震波的研究

本文系统地总结了我国深井观测地震波的运动学和动力学特征,即从地面与井下以及土层与岩层,分别就地震波振幅、走时、频谱、波场等方面做了讨论,并用软盖层效应加以统一解释。本成果已在台站建设、资料分析、震源参数测定、油田裂缝定位和介质结构参数测定等方面发挥了作用。

多带通信号直接均匀欠采样技术

该文讨论了宽带数字接收机中对多个复或实的带通信号的直接均匀采样。对这多个通带位置及带宽均是任意的实或复的带通信号给出了采样率应满足的关系,用此采样率采样使输入数据得到有效的压缩,同时结合滤波器将频谱进行搬移,最后给出了实例。

ARINC735A接口协议的设计与实现

为了实现机载防撞系统(TCAS)主机与外围功能单元的高效连接,需要定义和设计相关的接口协议。根据美国航空无线电设备标准ARINC735A定义的TCAS系统必须满足的DO-185A的接口和协议,分析和讨论了ARINC735A协议模块在TCAS系统中的功能和上下文关系,在此基础上详细描述了ARINC735A协议模块各组件的功能。采用软件工程的设计方法,系统地定义和设计了实现该协议模块功能组件的状态和流程,并给出了相应的状态转换图。讨论了在嵌入式环境下对AR-INC735A的多任务实现方法,并且在VxWorks嵌入式操作系统环境下,实现了ARINC735A协议的多任务软件模块。

带通信号的欠采样技术

有关欠采样技术,文献[1]等并不考虑输入信号的有关信息。这必然会引起在采样率附近不能正确估计和处理。本文提出在前端以高速模数转换器(ADC)采样以完整保留信息,然后粗估计一个频率后进行均匀欠采样抽取,在欠采样率与ADC采样率非整数倍下,提出了线性内插方法并比较了其他内插方法与运算量。为克服欠采样所带来的信噪比恶化,本文提出了一种有效的滤波器结构。使输入信号在信噪比降低下仍能正确保留有用信息。

基于SSR和ADS-B混合监视的机载编队防撞系统设计

由于设备性能的限制,民航飞机目前使用的机载防撞系统TCASⅡ不能适用于编队飞行防撞。为了解决飞机编队飞行防撞以及与民航飞机TCASⅡ兼容的问题,给出了一种基于二次雷达(SSR)和ADS-B混合监视的机载编队防撞系统的设计方案。该方案采用了TCAS主动监视和被动监视相结合的方法,利用唯一的24位S模式地址来识别和归类目标飞机,将TCAS的监视数据和ADS-B的监视数据进行数据融合来完成对目标飞机的监视和跟踪。通过将大型编队划分为多个编队单元的方法,由长机负责保持各个编队单元之间的安全间距。采用收发器将长机产生的位置保持和碰撞避免的操纵指令通过高频数据链路传送给各个编队单元,各个编队成员按照操纵指令调整自己飞机的位置,完成对整个编队的位置保持和碰撞避免的集中控制和分散执行。该方案可以为机载编队防撞系统的设计和实现提供参考和帮助。

机载防撞系统水平防撞模型的建模与仿真

针对下一代机载防撞系统水平防撞的功能要求,采用相对距离水平投影的方法,根据空间碰撞威胁度和时间碰撞威胁度的理论依据,建立了水平方向的冲突探测和防撞模型,并利用伽利略相对性原理导出了本机与入侵飞机之间的投影水平相遇距离和到最接近点的预留时间的计算公式。阐明了水平防撞模型的建模方法,制定出机载防撞系统水平防撞功能的仿真测试方案,并进行了基于时间流的计算机仿真和测试。仿真结果表明:该模型不仅能够预测出飞机在各个时间的相对方位、相对距离和相对高度,而且可以给出合理的水平机动措施,为飞行员提供左转或右转的角度指示以避免空中相撞。

机载防撞系统垂直防撞的物理模型

如何准确预测和估算本机与入侵飞机相遇时在最接近点的垂直间隔距离,是机载防撞系统(TCAS)在垂直方向上选择防撞措施的关键问题。采用空间相遇几何学的方法,建立了本机与入侵飞机相遇时垂直防撞的两种物理模型,基于该模型推导出了预测两机之间垂直间隔距离的计算公式,并且进行了计算机仿真。仿真结果表明,该模型能够准确预测本机与入侵飞机相遇时在最接近点的垂直间隔距离。最后,给出了本机在垂直方向上选择防撞措施的决策咨询条件和逻辑处理流程。

空中自动防撞系统最优逃避机动的确定

采用最优控制理论对空中自动防撞系统确定其最优的逃避机动.首先将空中自动防撞系统逃避机动的确定问题抽象为一个具有复合性能指标的可变终端时刻的最优控制问题,然后采用二次曲线拟合的方法,求出两架飞机最靠近的终端时刻.最后根据极大值原理和飞机的状态方程,推算出为使两架飞机在最靠近时,实现最大距离的逃避机动所应采用的最优滚转角速度和法向过载,并给出了最优解的解析表达式.

编队飞行防撞系统防撞模型研究

针对飞机编队飞行防撞系统的功能要求,采用时间碰撞威胁度和空间碰撞威胁度的方法建立了编队飞行碰撞威胁的探测模型,给出了基于机载防撞系统的编队飞行模拟测试系统的仿真方法和测试方案,并且进行了计算机仿真和测试。仿真结果表明,该编队飞机防撞模型能够为飞行员提供侵犯告警咨询信息和正确编队的位置指示。