УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОБРАБОТКИ
DEVICE AND METHOD OF PROCESSING

Настоящее изобретение относится к устройству обработки для обработки радиосигнала и соответствующему способу.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение будет описано ниже в основном для радиосвязи воздушного судна. Однако, само собой разумеется, что настоящее изобретение также можно использовать в любой другой области, в которой можно обрабатывать радиосигналы.
Радиосвязь с воздушным судном является важным средством для диспетчеров служб управления воздушным движением, позволяя им дать подробные указания отдельному воздушному судну. Для выполнения этого авиационным диспетчерам предоставляются рабочие станции диспетчеров, которые содержат гарнитуру, систему голосовой связи и устройство радиосвязи, содержащее множество радиоприемников.
В радиосвязи с воздушными судами типично используются сигналы с амплитудной модуляцией с двумя боковыми полосами. Такие сигналы обычно принимаются приемниками и пересылаются на соответствующую рабочую станцию диспетчера.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Целью настоящего изобретения является улучшение выбора сигнала, предоставляемого авиационному диспетчеру.
В настоящем изобретении описано устройство обработки, обладающее функциями п. 1 формулы изобретения и способ, обладающий функциями п. 10.
Соответственно, описано следующее:
Устройство обработки для обработки радиосигнала, содержащее множество, то есть два или больше, приемников, предназначенных для приема радиосигнала в заранее определенном диапазоне частот, и для вывода каждого сигнала в качестве принятого сигнала. Приемники могут быть, например, приемниками AM сигнала, который используется в радиосвязи с воздушными судами. Такие приемники могут, например, принимать амплитудно-модулированные радиосигналы, имеющие две боковые полосы. Устройство обработки дополнительно содержит аппаратуру детектора, предназначенную для обнаружения, для каждого принятого сигнала, количества источников в соответствующем радиосигнале, то есть для выяснения, содержит ли радиосигнал наложенные сигналы от разных источников, например. Наконец, в устройстве обработки предусмотрена аппаратура выбора и она предназначена в случае, когда, по меньшей мере, в одном из принятых сигналов имеется более одного источника, для выбора одного из приемников на основе информации о количестве источников в отдельных принятых сигналах и для пересылки принятого сигнала с указанного выбранного приемника, например, на выходную систему, которая воспроизводит выбранный принятый сигнал для авиационного диспетчера. Также описано следующее:
Способ для обработки радиосигнала, состоящий из этапов приема радиосигнала множеством приемников в заранее определенном диапазоне частот, выводе принятого сигнала из каждого приемника, обнаружения количества источников в соответствующем радиосигнале для каждого принятого сигнала, выбора, в случае, если, по меньшей мере, в одном из принятых сигналов имеется более одного источника, одного из приемников на основе информации о количестве источников в отдельных принятых сигналах и пересылке принятого сигнала с выбранного приемника.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Отдельные приемники могут, например, быть выделены общему сектору в пространстве и быть размещены в разных местах внутри этого сектора. Таким образом, отдельные приемники не обязательно принимают те же самые радиосигналы. Например, у радиосигналов могут быть разные времена прохождения до отдельных приемников. Уровень сигнала у каждого из принимаемых радиосигналов в целом зависит от расстояния между источником сигнала и конкретным приемником. Также на радиосигналы могут влиять отражения и другие помехи.
Таким образом, переданный источником радиосигнал может приниматься по-разному на различных приемниках.
Сигналы от двух источников, например, радиосообщения от двух воздушных судов, могут также накладываться друг на друга. По меньшей мере, некоторые из радиосообщений, таким образом, передаются одновременно. Это также может называться двойной передачей.
Важно, что это обнаруживается в системе и что соответствующий авиационный диспетчер оповещается об этом.
Обычно для воспроизведения выбирается принятый сигнал с приемника, у которого наибольший уровень принятого сигнала. Однако, в частном случае двойной передачи, сигнал со слабым уровнем может быть немного перекрыт сигналом с более сильным уровнем. Это происходит при совсем небольшой разнице уровней, например, приблизительно 10 дБ.
С помощью аппаратуры детектора согласно настоящему изобретению можно обнаружить двойную передачу такого типа. Для выполнения этого аппаратура детектора может преобразовать каждый принятый сигнал, например, в частотную область, и в зеркальную боковую полосу AM сигнала (который также называется комплексно-сопряженным сигналом). Зеркальную боковую полосу затем можно вычесть из другой боковой полосы. В оставшемся сигнале затем можно идентифицировать, например, несущую частоту или компонент сигнала второго, скрытого сигнала.
Настоящее изобретение основано на отказе от фактически автоматического выбора принятого сигнала с приемника, на котором обнаружен наибольший уровень сигнала.
Вместо этого в настоящем изобретении предложен критерий выбора, который снижает вероятность выбора сильного сигнала, который наложен на слабый сигнал, так что авиационный диспетчер больше не сможет выбрать слабый сигнал, например.
Предпочтительные варианты осуществления и развития изобретения можно найти в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании с обсуждением фигур.
Согласно предпочтительному варианту осуществления можно разработать аппаратуру детектора, которая в случае наличия в принятом сигнале более одного источника, определяет уровень каждого компонента сигнала, соответствующего отдельным источникам. Если имеется множество приемников, каждый приемник может принять различный радиосигнал, даже если источники у радиосигналов те же самые. Например, первый источник может быть ближе к первому приемнику, а второй источник может быть ближе ко второму приемнику. Таким образом, в каждом приемнике один сигнал может накладываться на другой сигнал. Если определены уровни отдельных сигналов в принятых сигналах, эту информацию можно передать в аппаратуру выбора и использовать, например, для выбора принятого сигнала.
Согласно другому варианту осуществления можно разработать аппаратуру выбора, которая в случае наличия в принятом сигнале более одного источника, выбирает приемник, в котором в принятом сигнале разница в уровнях отдельных источников наименьшая. Чем меньше разница в уровнях, тем проще для авиационного диспетчера распознать, например, двойную передачу. Таким образом, если выбирается принятый сигнал с наименьшей разницей уровней, вероятность того, что авиационный диспетчер, не сможет распознать двойную передачу, снижается до минимальной.
Согласно одному варианту осуществления можно разработать аппаратуру выбора, которая в случае наличия в принятом сигнале более одного источника, выбирает приемник, в котором в принятом сигнале разница в уровнях отдельных источников наибольшая. При этом сигнал с более сильным уровнем только минимально искажается сигналом со слабым уровнем. Это позволяет авиационному диспетчеру, например, понимать один из сигналов в максимальной возможной степени.
Согласно одному варианту осуществления устройство обработки может содержать аппаратуру генератора сигнала, которая разработана таким образом, что если в принятом сигнале имеется более одного источника, она вырабатывает сигнал тревоги, который выводится устройством выбора совместно с выбранным принятым сигналом. Например, аппаратура генератора сигнала может вырабатывать звуковой сигнал тревоги, который может воспроизводиться до или после принятого сигнала. Таким образом, например, авиационный диспетчер может идентифицировать, что имеется двойная передача, даже если он слышит только один сигнал. Это дает преимущества, в частности, если аппаратура выбора выбирает приемник, в котором в принятом сигнале разница в уровнях отдельных источников наибольшая.
Согласно одному варианту осуществления можно разработать аппаратуру выбора, которая в случае наличия более одного источника, по меньшей мере, в двух принятых сигналов, определяет, является ли уровень другого источника сильнейшим уровнем в других принятых сигналах. Если два приемника расположены, например, на противоположных концах географических секторов, может оказаться, что первый сигнал от первого воздушного судна является сильнейшим, принятым на первом приемнике. Однако на противоположном передатчике, второй сигнал со второго воздушного судна может, например, быть сильнейшим принятым сигналом. Обычно только сигнал, имеющий сильнейший уровень (отдельного сигнала) воспроизводится авиационному диспетчеру. Следовательно, при некоторых обстоятельствах авиационный диспетчер может не принять второй сигнал. Однако если теперь определено, какой из сигналов в каком из принятых сигналов является сильнейшим принятым, эту информацию можно использовать для дальнейшего анализа принятых сигналов.
Согласно одному варианту осуществления можно разработать аппаратуру выбора для вывода, по очереди, принятых сигналов, в которых уровень другого источника является сильнейшим уровнем. Если различные источники представлены компонентами сильнейшего сигнала в различных принятых сигналах, сигналы от отдельных источников, то есть радиосообщения от пилота, например, можно обнаружить из различных принятых сигналов для каждого радиосообщения. Если теперь авиационный диспетчер воспроизводит оба сигнала один после другого, он может обнаружить эти два сигнала один за другим.
Согласно одному варианту осуществления можно разработать аппаратуру выбора для вычитания принятых сигналов друг из друга, в которых уровень другого источника является сильнейшим уровнем, например, во временной или в частотной области, и для вывода получившегося сигнала. Например, первый сигнал в первом принятом сигнале может быть принят только немного сильнее второго сигнала. Поэтому сигналы искажают друг друга и может быть, что их не удастся понять. Однако во втором принятом сигнале первый сигнал может лишь чуть присутствовать или вообще отсутствовать. Если теперь вычесть второй принятый сигнал из первого принятого сигнала, то получившийся сигнал будет в основном содержать компоненты первого сигнала и поэтому его будет очень легко понять. После воспроизведения получившегося сигнала можно вывести второй принятый сигнал, или наоборот.
Согласно одному варианту осуществления устройство обработки может содержать аппаратуру передатчика, которая разработана таким образом, что если в радиосигнале обнаружено более одного источника, то соответствующим источникам передается сигнал тревоги. Например, сигнал тревога может быть передан двум воздушным судам, радиосигналы которых одновременно накладываются друг на друга. В частности, сигнал тревоги также может быть передан на каждый из источников с задержкой, так что повторная передача запрошенного сигнала не приведет к новому взаимному наложению.
Изложенные выше варианты осуществления и развития изобретения можно в разумной степени комбинировать друг с другом. Дальнейшие возможные варианты осуществления, развития и реализации изобретения также включают комбинации, которые явно не указаны в признаках изобретения, описанных выше или ниже для его вариантов осуществления. В частности, специалист в этой области техники также может добавить отдельные особенности в каждую основную форму настоящего изобретения в качестве улучшений или дополнений.
Краткое описание фигур
Настоящее изобретение подробно описано ниже на основе вариантов осуществления, показанных на схематичных фигурах, причем:
На фиг. 1 представлена блок-схема варианта осуществления устройства обработки согласно изобретению;
На фиг. 2 представлена блок-схема варианта осуществления способа согласно изобретению;
На фиг. 3 представлена блок-схема другого варианта осуществления устройства обработки согласно изобретению;
На фиг. 4 представлен график, показывающий два наложенных сигнала в частотной области.
На всех фигурах одинаковые элементы и устройства или элементы и устройства с одинаковыми функциями были снабжены одинаковыми ссылочными позициями, если не указано иное.
Различные варианты осуществления изобретения
На фиг. 1 представлена блок-схема варианта осуществления устройства 1 обработки согласно изобретению. Устройство 1 обработки может, например, быть встроено в систему управления воздушным движением на аэродроме.
Устройство 1 обработки содержит множество приемников, из которых показаны только приемники 2 и 3. Другие возможные приемники указаны тремя точками. Отдельные приемники 2, 3 принимают радиосигнал 9 (образованный здесь просто в качестве примера из компонентов 12, 13 сигнала). В этом случае компоненты 12, 13 сигнала передаются из соответствующих воздушных судов 10, 11 и они взаимно накладываются в приемниках 2, 3 и образуют радиосигнал 9. Само собой разумеется, что наложение такого типа происходит только тогда, когда два источника 10, 11 сигналов фактически одновременно передают сигналы 12, 13.
Поскольку расстояния между воздушными судами 10, 11 и отдельными приемниками 2, 3 не являются одинаковыми, уровни отдельных компонентов 12, 13 сигналов, принятых приемниками 2, 3, являются различными. В этом случае на уровни сигналов влияет не только расстояние от воздушного судна 10, 11 до конкретного приемника 2, 3. Другие факторы могут включать в себя, например, отражения или ослабление из-за различных объектов между воздушным судном 10, 11 и приемниками 2, 3.
Таким образом, каждый из приемников 2, 3 выводит различные принятые сигналы 4, 5, в которых отдельные компоненты 12, 13 сигналов представлены с различными уровнями.
Отдельные принятые сигналы 4, 5 теперь принимаются и анализируются аппаратурой 6 детектора. Для выполнения этого аппаратура 6 детектора анализирует отдельные принятые сигналы 4, 5 и проверяет их на присутствие двух компонентов 12, 13 сигнала. С этой целью аппаратура 6 детектора может преобразовать принятые сигналы 4, 5, например, в частотную область, в которой она может идентифицировать несущую частоту 20 (см. фиг. 4) более сильного компонента 12, 13 сигнала. После этого одну из боковых полос 21, 22, соответствующих этой несущей частоте 20, можно зеркально отразить и вычесть из другой боковой полосы 22, 21. Затем по оставшемуся сигналу можно придти к выводу, имеется ли в нем другая несущая частота 23 или компонента 24, 25 сигнала.
Аппаратура 6 детектора предоставляет информацию о количестве 7 возможных источников, то есть воздушных судов 10, 11, или компонентов 12, 13 сигнала аппаратуре 8 выбора вместе с принятыми сигналами 4, 5.
На основании информации о количестве 7 компонентов 12, 13 сигнала аппаратура 8 выбора теперь может выбрать, какой принятый сигнал(ы) 4, 5 нужно выводить. Такие выходные принятые сигналы 4, 5 затем воспроизводятся авиационному диспетчеру, например.
Для выбора принятых сигналов 4, 5 для вывода аппаратура 8 выбора может определить в принятых сигналах 4, 5 уровень компонент 12, 13 сигналов, соответствующих индивидуальным источникам 10, 11. На основании этих уровней аппаратура 8 выбора может, например, выбрать принятый сигнал 4, 5, в котором разница в уровнях для отдельных источников, то есть для воздушных судов 10, 11 в этом случае, является наименьшей. Это увеличивает вероятность того, что авиационный диспетчер сможет услышать двойную передачу в силу лишь искажений между компонентами 12, 13 сигнала.
В соответствии с другим вариантом осуществления аппаратура 8 выбора может выбрать принятый сигнал 4, 5, в котором разница в уровнях для отдельных источников, то есть для воздушных судов 10, 11 в этом случае, является наибольшей. Это позволяет авиационному диспетчеру понять, по меньшей мере, один из компонентов 12, 13 сигнала так хорошо, как только возможно.
Аппаратура 8 выбора может также выяснить, является ли уровень другого источника 10, 11 сильнейшим уровнем в других принятых сигналах 4, 5. Это может быть выполнено, например, путем поиска максимального уровня в частотной области и сравнением частот каждого максимума, найденного в принятых сигналах 4, 5. Если каждый из этих максимумов имеет различную частоту, другой компонент 12, 13 сигнала доминирует в отдельно принятых сигналах 4, 5.
Если аппаратура 8 выбора распознает различные особенности такого типа в отдельных компонентах 12, 13 сигнала в принятых сигналах 4, 5, она может вывести, по очереди, принятые сигналы 4, 5, в которых уровень другого воздушного судна 10, 11 является сильнейшим уровнем.
Аппаратура 8 выбора может также вычесть из принятого сигнала 4, 5, в котором уровень другого источника 10, 11 является сильнейшим уровнем, другой из принятых сигналов, и вывести получившийся сигнал. Это может привести к минимизации искажений компонентов 12, 13 сигнала.
Например, компонент первого сигнала может быть доминирующим в первом принятом сигнале, а компонент второго сигнала может быть доминирующим во втором принятом сигнале. Однако менее доминирующие компоненты сигналов все же могут вызывать искажения.
Аппаратура 8 выбора может теперь выполнять надлежащую обработку сигнала, которая может промасштабировать доминирующий сигнал до уровня, с которым этот сигнал содержится в другом принятом сигнале, и вычесть первый из второго. Как описано выше, уровни могут, например, быть определены в частотной области. Получившиеся сигналы при этом содержат только один из компонентов 12, 13 сигнала, и поэтому очень хорошо понимаемы.
На фиг. 2 представлена блок-схема варианта осуществления способа согласно изобретению для обработки радиосигнала 9.
На первом шаге S1 радиосигнал 9 принимается в заранее определенном диапазоне частот множеством приемников 2, 3. Радиосигнал 9 может, например, быть амплитудно-модулированным сигналом с несущей частотой 20, 23, нижней боковой полосой 21, 24 и верхней боковой полосой 22, 25 (см. фиг. 4). Для каждого из приемников 2, 3 принятый сигнал 4, 5 затем подается на выход - S2.
На шаге S3 для каждого из принятых сигналов 4, 5 определяется количество 7 источников 10, 11. Если, по меньшей мере, в одном из принятых сигналов 4, 5 имеется больше одного источника 10, 11, один из приемников 2, 3 выбирается на шаге S4 и принятый сигнал 4, 5 с выбранного приемника 2, 3 передается дальше - S5.
При обнаружении количества 7 источников 10, 11 можно определить уровень каждого компонента 12, 13 сигнала, соответствующего отдельным источникам 10, 11. В этом случае можно определить, например, уровень несущего сигнала 20, 23 для каждого компонента 12, 13 сигнала.
Эту информацию затем можно использовать при выборе на шаге S4. Например, можно выбрать принятый сигнал 4, 5 приемника 2, 3, в котором в принятом сигнале 4, 5 разница в уровнях отдельных источников 10, 11 наименьшая. В соответствии с другим вариантом в выборе на шаге S4, можно выбрать принятый сигнал 4, 5 приемника 2, 3, в котором в принятом сигнале 4, 5 разница в уровнях отдельных источников 10, 11 наибольшая.
При сравнении отдельно принятых сигналов 4, 5 друг с другом можно также получить информацию для выбора отдельно принятых сигналов 4, 5. Например, можно определить, является ли уровень другого источника 10, 11 сильнейшим уровнем в других принятых сигналах 4, 5. Если это так, то это означает, что другой сигнал можно услышать более отчетливо в конкретном принятом сигнале 4, 5.
В этих случаях принятые сигналы 4, 5, в которых уровень другого источника 10, 11 является сильнейшим уровнем, могут быть выведены один после другого. Кроме того, принятые сигналы 4, 5, в которых уровень другого источника 10, 11 является сильнейшим уровнем, можно также вычесть один из другого и вывести получившийся сигнал.
Более того, если в принятом сигнале 4, 5 имеется более одного источника 10, 11, способ может предусмотреть создание сигнала 15 тревоги, который выводится вместе с выбранным принятым сигналом 4, 5. Сигнал 15 тревоги можно также выводить на источники 10, 11, то есть на воздушные суда 10, 11 или их пилотам, например.
На фиг. 3 представлена блок-схема другого варианта осуществления устройства 1 обработки. По сравнению с устройством 1 обработки на фиг. 1 в устройство 1 обработки на фиг. 3 были добавлены аппаратура 14 генератора сигнала и аппаратура 16 передатчика.
Если идентифицирована двойная передача, аппаратура 14 обработки сигнала может выработать сигнал 15 тревоги, который можно воспроизвести авиационному диспетчеру до или после фактического принятого сигнала 4, 5, например. С другой стороны, аппаратура 16 передатчика может также передать сигнал 15 тревоги воздушному судну 10, 11, так что его пилоты также будут информированы о двойной передаче.
В частности, если аппаратура 8 выбора только выбирает принятый сигнал 4, 5, в котором разница в уровнях для отдельных воздушных судов 10, 11 является наибольшей, сигнал 15 тревоги может уведомить авиационных диспетчеров и пилотов о наличии двойной передачи.
На фиг. 4 представлен график, показывающий два наложенных сигнала в частотной области.
Первый сигнал содержит несущую частоту 20, имеющую первый уровень, который выше уровня несущей частоты 23 второго сигнала. У каждого сигнала также есть нижняя боковая полоса 21, 24 и верхняя боковая полоса 22, 25.
Также можно видеть, что частоты 20, 23 несущих смещены друг относительно друга. Поэтому нижние и верхние боковые полосы 21, 24 и 22, 25 также смещены друг относительно друга.
Если имеется небольшая разница в уровнях несущих частот 20, 23 величиной всего 10 дБ, сигнал с низким уровнем может быть полностью перекрыт другим сигналом. Поэтому он может быть не принят авиационным диспетчером.
Как описано выше, может быть выполнено преобразование в частотную область для обнаружения второго сигнала. В частотной области боковую полосу, соответствующую более сильной несущей частоте 20, то есть боковую полосу 21, можно зеркально отразить и вычесть из другой боковой полосы 22. Можно увидеть, что оставшийся сигнал не содержит второго сигнала.
Хотя настоящее изобретение было описано выше на основе предпочтительных вариантов осуществления, оно не ограничено ими и вместо этого его можно модифицировать многими способами. В частности, это изобретение можно изменить или модифицировать многими способами, не выходя за пределы основного замысла изобретения.
Отдельные элементы устройства обработки могут состоять из дискретных компонентов и (или) могут быть реализованы, например, в виде выполняемой на компьютере программы.
Список ссылочных позиций
1 Устройство обработки
2, 3 Приемник
4, 5 Принятый сигнал
6 Аппаратура детектора
7 Количество
8 Аппаратура выбора
9 Радиосигнал
10, 11 Источник
12, 13 Компонент сигнала
14 Аппаратура генератора сигнала
15 Сигнал тревоги
16 Аппаратура передатчика
20, 23 Несущая частота
21, 24 Нижняя боковая полоса
22, 25 Верхняя боковая полоса
S1-S5 Шаги способа.