一种用于塔康系统传输数据信息的编译码装置的制作方法

本发明涉及塔康系统技术领域，具体涉及一种用于拓展塔康系统功能的装置。

背景技术：

塔康系统由地面信标和机载设备组成，是一种具有机上测角、测距，进而实现飞机相对地面信标极坐标定位的导航系统。塔康系统工作时，由机载设备发射测距询问脉冲，地面信标接收后给予回答，即发射回答脉冲；同时，地面信标还向周围空域发射方位信息和识别代码，供其信号覆盖范围内的塔康机载设备接收测角、判定地面信标；机载设备对接收的测距回答和方位脉冲序列处理后，获得飞机至地面信标的距离和信标方位角，而信标识别代码以声音形式用点、划表示的莫尔斯码给出。

塔康地面信标按照一定的规则发射各类脉冲信号，各种脉冲信号均有特定编码格式，由信标编码器完成。塔康机载设备以较低速率发射测距询问信号，最大询问速率每秒150次，并对接收的塔康信标信号进行译码处理。

按照现有塔康地面信标发射信号方式，每秒最多发射7200个左右编码脉冲，信号占空比为4％左右，机载设备更是仅为0.1％左右；即使考虑地面信标每次发射脉冲后有约60μs的封闭时间，增加约15％的占用时间，仍有约80％的空闲时间。由此可见，无论地面信标或机载设备均有较大的空闲时间可用。

目前塔康系统中的地面信标和机载设备间的双向通信仅用于导航功能，一些导航需要的数据信息要事先查询，如地面信标位置、识别代码、机载设备需要的时间基准信息等。如果在进行导航过程中，利用既有通信信道，在不影响原有导航功能情况下，适当增加其他信号种类，将时间基准、信标坐标值和识别代码等，以及飞机通过塔康原有信号获得的距离和信标方位角数据发送至飞机，将扩展塔康系统的功能，更好利用频率资源。

在塔康系统工作的同一频段中，曾经开发过数据链系统、通信导航兼备数传系统等。前者采用全新的通信和信号体制，实际是全新的系统，专用于发射数据信息；后者则利用与塔康系统相似的信号体制，传送格式化指令信息，但不能同时兼顾通信与导航，任意时刻只能实现通信或导航一种工作方式。

技术实现要素：

为解决目前塔康系统仅用于导航定位，无法在导航的同时传递有关导航数据的问题，本实用新型提供一种用于塔康系统传输数据信息的编译码装置，包括位于塔康信标中的编码器部分和位于飞机上机载设备中的译码器部分，其特征在于：编码器部分由主辅基准脉冲群产生单元、数据存储单元、数据编码单元、识别优先控制单元、识别代码产生单元、基本编码单元、基准数据优先控制单元和信号合成单元组成；译码器部分由基本译码单元、主辅基准脉冲译码单元、数据选通单元、数据选择单元组成；

主辅基准脉冲群产生单元的输入为主辅基准触发脉冲S4,输出控制信号C1至数据编码单元和基准数据优先控制单元，输出主辅基准脉冲群S9至信号合成单元；

数据存储单元输入为待广播的数据，其输出数据信号S1至数据编码单元；

数据编码单元输入为来自数据存储单元的数据信号S1和来自主辅基准脉冲群产生单元的控制信号C1以及来自识别代码产生单元的控制信号C2，输出信号S8至信号合成单元，输出控制信号C3至基准数据优先控制单元；

识别优先控制单元输入为测距回答和随机填充脉冲S2和识别脉冲S3以及来自识别代码产生单元的控制信号C2，输出脉冲信号S5至基本编码单元；

识别代码产生单元产生控制信号C2输出至识别优先控制单元和数据编码单元；

基本编码单元输入为识别优先控制单元输出脉冲信号S5，输出基本编码信号S6至基准数据优先控制单元；

基准数据优先控制单元输入为基本编码单元输出信号S6和数据编码单元输出控制信号C3以及来自主辅基准脉冲群产生单元的控制信号C1，输出信号S7至信号合成单元；

信号合成单元将来自基准数据优先控制单元的输出信号S7、数据编码单元的输出信号S8以及主辅基准脉冲群产生单元输出信号S9合成为导航及数据脉冲S10；

基本译码单元的输入为飞机机载设备接收到的经过射频检波处理后的导航及数据脉冲信号S10，输出经过译码处理的信号P1至主辅基准脉冲译码单元和数据选择单元；

主辅基准脉冲译码单元输入为经过基本译码单元译码处理的信号P1，输出用于导航的主辅基准脉冲P2至原塔康信标编码器的下一级单元，同时输出P2至数据选通单元；

数据选通单元输入为主辅基准脉冲译码单元输出信号P2，输出控制信号T1至数据选择单元；

数据选择单元输入编码脉冲序列信号P1和选择控制信号T1，输出数据脉冲P3。

进一步的，主辅基准脉冲群产生单元在主辅基准触发脉冲S4到来后，产生主辅基准脉冲群S9，其中主基准脉冲群由12对间隔30μs的基本编码组成，辅基准脉冲群由6对间隔24μs的基本编码组成。

进一步的，基本编码为双脉冲信号，脉宽为3.5μs，脉冲间距为12μs。

进一步的，主辅基准群产生单元由主辅基准触发脉冲S4触发产生控制信号C1，控制信号C1信号脉冲宽度在产生主基准脉冲群时为450μs，在产生辅基准脉冲群时为240μs。

进一步的，数据编码单元由控制信号C1的下降沿触发产生广播数据编码信号S8及控制信号C3，其中S8为间隔26μs的开关键控调制数据，S8数据宽度为506μs，C3脉冲宽度为566μs。

进一步的，基本译码单元将进入译码器的成对编码的导航及数据脉冲信号S10处理为单个脉冲组成的单脉冲序列信号P1。

进一步的，主辅基准脉冲译码单元采用数字延迟线从输入的编码脉冲序列信号P1中分别译出15Hz周期的主基准脉冲群和135Hz周期的辅基准脉冲群，输出主辅基准脉冲信号P2。

进一步的，数据选通单元由输入信号P2触发产生510μs宽度的选通信号T1。

进一步的，数据选择单元将输入编码脉冲序列信号P1和选择控制信号T1相与得到数据信号P3。

进一步的，译码器部分将输入的导航及数据脉冲S10中的导航信号和广播数据信号分离后，实现导航与通信功能的兼容工作。

本实用新型能够将塔康识别代码等以数据信息方式，通过合理时隙安排与原有导航信息一同编码，使数据信息插入原有编码序列，不影响原有的导航信号处理，不降低原有导航能力，同时可传输低速率数据信息，扩展了塔康系统的功能。

附图说明

图1是本实用新型的组成及工作示意图；

图2是本实用新型编码器部分组成方框图；

图3是本实用新型主辅基准群与广播数据编码时序关系示意图；

图4是本实用新型编码器部分基准数据优先控制单元电路示意图；

图5是本实用新型编码器部分识别优先控制单元电路示意图；

图6是本实用新型编码器部分识别脉冲与随机填充脉冲时序关系示意图；

图7是本实用新型编码器部分输出脉冲序列形成示意图；

图8是本实用新型译码器部分组成方框图；

图9是本实用新型译码器部分主辅基准脉冲译码单元电路示意图；

图10是本实用新型译码器部分导航信号与数据信号分离示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，在本实用新型的一个具体实施例中，该用于塔康系统传输数据信息的编译码装置由位于塔康信标中的编码器部分10和位于飞机上机载设备中的译码器部分20组成。

如图2所示，位于塔康信标中的编码器部分10由主辅基准脉冲群产生单元101、数据存储单元102、数据编码单元103、识别优先控制单元104、识别代码产生单元105、基本编码单元106、基准数据优先控制单元107和信号合成单元108组成，较原塔康信标编码器增加了数据编码单元103和保证广播数据在主辅基准群后的基准数据优先控制单元107及相应的控制信号。

主辅基准脉冲群产生单元101的输入为主辅基准触发脉冲S4,输出控制信号C1至数据编码单元103和基准数据优先控制单元107，输出主辅基准脉冲群S9至信号合成单元108。

数据存储单元102输入为待广播的数据，其输出数据信号S1至数据编码单元103。

数据编码单元103输入为来自数据存储单元102的数据信号S1和来自主辅基准脉冲群产生单元101的控制信号C1以及来自识别代码产生单元105的控制信号C2，输出信号S8至信号合成单元108，输出控制信号C3至基准数据优先控制单元107。

识别优先控制单元104输入为测距回答和随机填充脉冲S2和识别脉冲S3以及来自识别代码产生单元105的控制信号C2，输出脉冲信号S5至基本编码单元106。

识别代码产生单元105产生控制信号C2输出至识别优先控制单元104和数据编码单元103。

基本编码单元106输入为识别优先控制单元104输出脉冲信号S5，输出经过基本编码的信号S6至基准数据优先控制单元107。

基准数据优先控制单元107输入为基本编码单元106输出信号S6和数据编码单元103输出控制信号C3以及来自主辅基准脉冲群产生单元101的控制信号C1，输出信号S7至信号合成单元108。

信号合成单元108将来自基准数据优先控制单元107的输出信号S7、数据编码单元103的输出信号S8以及主辅基准脉冲群产生单元101输出信号S9合成输出为导航及数据脉冲S10。

如图3所示，主辅基准脉冲群产生单元101在主辅基准触发脉冲S4到来后，产生主辅基准脉冲群S9，其中主基准脉冲群由12对间隔30μs的基本编码组成，辅基准脉冲群由6对间隔24μs的基本编码组成，基本编码为双脉冲，脉宽为3.5μs，脉冲间距为12μs。同时，主辅基准群产生单元101还由S4触发产生控制信号C1，控制信号C1一路输入广播数据编码单元103用来控制广播数据编码单元103输出信号，另一路输入基准数据优先单元107，保证主辅基准群脉冲在所有输出信号中最优先，控制信号C1信号脉冲宽度在产生主基准脉冲群时为450μs，在产生辅基准脉冲群时为240μs，确保在主、辅基准脉冲群之后有100μs左右的保护时间。

数据编码单元103在每次主、辅基准脉冲群之后由C1信号的下降沿触发产生广播数据编码信号S8。在一个具体实例中，数据存储单元102中保存有信标识别代码，采用三位英文字母，每个英文字母用5位二进制数表示，计15位二进制数字，另外，在信标识别代码前面采用5位二进制数作为标识，共计20位二进制数。广播数据编码采用间隔26μs的开关键控数据调制方式，广播数据占用506μs。广播数据编码单元103在产生广播数据编码信号S8的同时，还同步产生控制信号C3，其脉冲宽度为566μs，用于保证广播数据脉冲S8的优先并在广播数据信号之后有约60μs的保护时间。

图4为基准数据优先控制单元107的一个具体实例。其中，或非门电路107NR1的两个输入端分别连接信号C1、C3，其输出端连接到与门电路107A1的一个输入端，基本编码单元106的输出信号S6连接到与门电路107A1的另一个输入端，当主辅基准脉冲群产生单元106和广播数据编码单元103分别有输出信号时，C1、C3信号将封闭与门电路107A1，S6信号不会从本电路中输出；其他时间，基本编码单元106的输出信号经过本电路，成为S7信号输出。

图5为识别优先控制单元104的一个具体实例。其中，与门电路104A2一端接入的是测距回答和随机填充脉冲S2，另一端连接的是识别代码产生单元105输出的控制信号C2经反相器104T1后的信号；与门电路104A3一端接入的是识别脉冲信号S3，另一端连接的是识别代码产生单元输出的控制信号C2。

如图6所示，控制信号C2为间隔30秒，以“点”、“划”表示的莫尔斯代码。在“点”、“划”持续期间，C2维持高电平，此时104A2被封闭，104A3电路输出识别脉冲信号S3，在其他时间104A3被封闭，104A2电路输出测距回答和随机填充脉冲信号S2，这样保证了在识别代码期间识别优先控制单元104输出识别脉冲，达到识别脉冲优先的目的。

如图7所示，S10是经过编码器处理后输出的完整信号格式。其由S7、S8、S9经过信号合成单元108得到，信号合成单元可采用一个三输入或门电路，将S7、S8、S9信号相加，成为任意时刻只有一种功能脉冲输出的导航及数据脉冲信号S10,即：主辅基准脉冲、数据脉冲、识别脉冲、回答和随机填充脉冲之中的一种。

导航及数据脉冲信号S10送至原塔康信标下一级单元经过处理后发射至空中。

如图8所示，位于机载设备中的译码器部分20由基本译码单元201、主辅基准脉冲译码单元202、数据选通单元203、数据选择单元204组成。

基本译码单元201的输入为飞机机载设备接收到的经过射频检波处理后的导航及数据脉冲信号S10，输出经过译码处理的信号P1至主辅基准脉冲译码单元202和数据选择单元203。

主辅基准脉冲译码单元202输入为经过基本译码单元201译码处理的信号P1，输出用于导航的主辅基准脉冲P2至原塔康信标编码器的下一级单元，同时输出P2至数据选通单元203。

数据选通单元203输入为主辅基准脉冲译码单元202输出信号P2，输出控制信号T1至数据选择单元204。

数据选择单元204输入编码脉冲序列信号P1和选择控制信号T1，输出数据脉冲P3

基本译码单元201将进入译码器的成对编码的导航及数据脉冲信号S10处理为单个脉冲组成的单脉冲序列信号P1。

主辅基准脉冲译码单元202从输入的单脉冲序列信号P1中分别译出15Hz周期的主基准脉冲群和135Hz周期的辅基准脉冲群，输出主辅基准脉冲信号P2。

图9为主辅基准脉冲译码单元202的一个具体实例。其中，数字延时线2021用于主基准脉冲译码，数字延时线2021根据主基准信号格式和译码要求，设置延迟时间τ₁，若在主基准群第10个脉冲到来时输出主基准译码脉冲，则τ₁为30μs，分别从数字延时线1延时τ₁、3τ₁、4τ₁处输出信号，与P1信号一起分别连接至与门电路202A41的输入端，以译出主基准群第10个脉冲作为主基准群译码输出。数字延时线2022用于辅基准脉冲译码，数字延时线2022根据辅基准信号格式和译码要求，设置延迟时间τ₂，若在辅基准群第12个脉冲到来时输出辅基准译码脉冲，则τ₂为24μs，分别从数字延时线2延时τ₂、3τ₂、4τ₂和5τ₂处输出信号，与P1信号一起分别连接至与门电路202A51的输入端，以译出辅基准群第12个脉冲作为辅基准群译码输出。与门电路202A41和202A51的输出信号作为或门电路202R5的输入，将主、辅基准译码脉冲合并后，形成输出信号P2。

如图10所示，数据选通单元203由输入信号P2触发，按照数据编码脉冲的时隙长度，产生510μs宽度的选通信号T1。

数据选择单元204将输入编码脉冲序列信号P1和选择控制信号T1相与得到数据信号P3，数据信号P3可输送至显示装置或者飞机数据总线中使用。

译码器部分10将输入的导航及数据脉冲S10中的导航信号和广播数据信号分离后，实现导航与通信功能的兼容工作。

本实用新型中数据存储单元以莫尔斯代码形式保存塔康信标识别代码，经数据编码单元的编码后，作为数据脉冲在主辅基准群脉冲后发射。同时，为与原有塔康机载设备识别代码处理方式的兼容，仍保留了识别代码产生单元，并按原有的脉冲发射顺序进行控制处理，将塔康识别代码等以数据信息方式，通过合理时隙安排与原有导航信息一同编码，不影响原有的导航信号处理，不降低原有导航能力，在导航的同时可额外传输低速率数据信息，扩展了塔康系统的功能。