一种航空通信导航一体化信号体制、测量方法及装置

本发明实施例涉及数据处理，特别是涉及用于航空通信导航一体化信号体制、测量方法及装置。

背景技术：

0、技术背景

1、在随着数字技术的快速进步，民航业正处于创新与变革的十字路口。“航空4.0”时代的到来，预示着一个融合数字技术、数据驱动决策和无缝连接的新纪元。自动飞行、先进的空中交通管理(atm)系统和用于辅助飞行员的增强现实(ar)技术等在未来的航空领域中将发挥重要作用，而精准和可靠的定位对于提升安全性、效率和操作性能的关键作用不容忽视。

2、目前，根据国际民航组织(icao)的建议，全球导航卫星系统(gnss)普遍用于航路阶段，并计划在未来用于进近、着陆和起飞阶段。然而，当一个或多个卫星发生故障时，定位精度将会受到较大影响。在缺乏完好性信息的情况下，可能会出现显著且未被察觉的错误。此外，gnss由于其广阔的传播范围，容易受到主动或被动的无线电干扰。

3、因此，在gnss失效的情况下，则需要备份定位、导航和授时(apnt)系统来保障飞机的安全运作。常见的apnt候选系统包括距离测量设备(dme)、广域多边测量(wam)、伪卫星网络、l波段数字航空通信系统(l-dacs)等。然而，由于dme使用脉冲对测量距离，其信号容易丢失且受多路径影响严重，这导致其定位精度和可靠性较低。而wam系统因为其使用的1090-mhz频段同时被各种飞机和航空系统的使用，导致其同样存在信号检测问题。此外，像dme和wam这样的技术包含正向和反向通信链路，这要求系统在主动模式下工作，导致其容量有限，这在空中交通流量快速增长的背景下并不理想。伪卫星网络相比dme和wam能提供更高的精度，但存在远近效应的问题，当接收器靠近伪卫星时，这颗卫星会淹没其他伪卫星信号。因此伪卫星信号需要以低占空比的短高功率脉冲传输，这导致伪卫星网络无法提供连续的定位结果。l-dacs是一种为未来空对地通信的高带宽需求而设计的通信系统。经过一些必要的调整，其候选1(l-dacs1)也可以利用其同步符号用于导航。然而，由于l-dacs1信号在设计时并未考虑定位，其测量频率低且用于定位的带宽有限。

4、根据上述分析，现有的航空定位方法由于其信号设计过时或不适用于定位，缺乏未来空中交通发展的精度、可靠性或容量。为了满足未来航空领域的需求，需要一种专门用于定位的信号，能够高效利用频率资源，提供连续和精确的定位结果，同时将对其他系统的干扰降至最低。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种用于航空的通信导航一体化信号体制、测量方法及装置，以满足未来航空技术如先进自动飞行和自动着陆等应用的高精度定位需求。具体技术方案如下：

2、第一方面，本发明实施例提供了一种航空通导一体信号体制。

3、在本申请的实施例中，所述通导一体化信号体制包括：通信模块和定位模块；

4、所述通信模块包括：l-dacs1通信信号；

5、所述定位模块包括：支持跨频道调制的连续低功率定位信号；

6、定位信号采用ofdm进行调制，其ofdm调制参数包括单频道有效传输带宽、子载波间隔、采样间隔、fft长度、有效符号长度、循环前缀比例、保护间隔长度、加窗时长、保护子载波个数等，与l-dacs1系统保持一致；

7、定位信号由导航电文和伪随机序列构成，伪随机序列用于提供扩频增益以及测距能力；

8、定位信号在ofdm调制的映射阶段占用每个频道资源栅格中所有的可用资源块；

9、当定位信号与多个l-dacs1通信频道进行叠加时，根据其所采用的频道数量，将伪随机码进行均匀分割，并按顺序将其映射到多个频道的资源栅格中，分别进行调制；

10、定位信号在各个频道上分别完成ofdm调制后，通过非正交多址(noma)技术，与相应频道的l-dacs1通信信号进行叠加，然后以各个频道不同的中心频率进行射频调制并发送。

11、第二方面，本发明实施例提供了第一方面中航空通导一体信号的测量方法，包括：

12、对当前接收的各个频道的航空通导一体信号进行载波剥离和fft计算，获得频域的基带信号，并将其实部和虚部分别输入接收环路的i支路和q支路；

13、根据信号生成时伪随机码的分割方法，将分割后的伪随机码映射到各个频道的资源栅格上，并生成相应i路和q路的本地超前(e)、即时(p)和滞后(l)信号，以进行i/q解调；

14、各个频道本地信号与相应接收信号独立进行积分-消除操作，完成积分后将各个频道的积分结果进行累加；

15、将i路与q路的累加结果输入鉴相器，在滤波后并输入压控振荡器(nco)中调整本地信号的相位，同时输出此时刻的载波与码相位作为测量结果；

16、第三方面，本发明实施例提供了航空通导一体信号的测量装置，包括：

17、通导信号获取模块，用于接收多个频道的通导一体信号，并进行射频前端处理，获得中频通导一体信号；

18、相位测量模块，用于根据第二方面给出的跨频道通导一体信号测量方法进行信号处理和计算，输出相位测量结果；

19、距离转换模块，用于根据第一方面中的信号调制与生成参数，将各个基站信号的相位测量结果转换为距离，并将其提供给接收机的定位模块以实现位置解算。

20、本发明实施例有益效果：

21、本发明提供了一种航空通导一体信号体制、测量方法及装置，设计了专门用于定位的信号，与面向未来的航空通信系统l-dacs1进行共频带叠加，充分利用紧缺的航空频谱资源，并有效降低了定位信号对其他系统的影响；定位信号能够跨频道进行调制，有效解决航空频谱资源琐碎且不连续，导致传统定位信号带宽有限、定位精度有限的问题。与现有航空定位技术相比，本发明能显著提高复杂动态航空场景中定位的精度、可用性以及鲁棒性，赋能融合数字技术、数据驱动决策和无缝连接的航空新纪元。

1.一种航空通导一体信号体制，其特征在于，所述方法包括：

2.一种航空通导一体信号的测量方法，其特征在于，所述方法包括：

3.一种航空通导一体信号的测量装置，其特征在于，所述方法包括：