基于ＤＳＰ的ＩＬＳ機(jī)載接收機(jī)基帶信號(hào)處理

摘 要：儀表著陸系統(tǒng)是國(guó)際目前通用的飛機(jī)著陸設(shè)備。常規(guī)的ILS機(jī)載接收機(jī)基帶信號(hào)處理部分采用模擬電路實(shí)現(xiàn)，測(cè)量精度低，電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。基于DSP器件，基帶信號(hào)處理部分全部在數(shù)字域進(jìn)行，采用了定長(zhǎng)的FIR濾波器和多速率信號(hào)處理算法，并針對(duì)硬件條件，對(duì)軟件的處理速度和存儲(chǔ)空間進(jìn)行了優(yōu)化。將該軟件在DSP 開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行了仿真，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定、精確，總體性能優(yōu)于常規(guī)ILS機(jī)載接收機(jī)基帶信號(hào)處理模塊。

關(guān)鍵詞：儀表著陸系統(tǒng);DSP;基帶信號(hào)處理;導(dǎo)航

中圖分類(lèi)號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004373X(2008)1706003

ILS Base Band Signal Processing Based on DSP

ZOU Kun，ZHANG Bin，LI Yulin，LUO Yanbu

(Telecommunication Engineering Institute，Air Force Engineering University，Xi′an，710077，China)

Abstract：The Instrument Landing System (ILS) is the common plane landing equipment around the world.The base band process module of the ILS airborne navigation receiver use analog circuit with low precise measurement and complex circuit.In this paper，based on DSP device，the base band signal is processed in digital domain，using fixed length FIR filters and the multi-rate signal processing algorithms.Under the condition of given hardware condition，the processing speed and memory size of software is optimized.The software is simulated on the DSP developing board，and the result show that the performance is better than common ILS base band signal processing module.

Keywords：instrument landing system;DSP;Base band signal processing;navigation

1 引 言

著陸是飛機(jī)航行過(guò)程中最為重要的一個(gè)階段，據(jù)統(tǒng)計(jì)，超過(guò)60%的飛行事故發(fā)生在飛機(jī)的著陸階段。這是因?yàn)樵谥戇^(guò)程中，要求飛行員必須在比較短的時(shí)間內(nèi)完成很多標(biāo)準(zhǔn)化的操作。而依靠目視著陸，對(duì)氣象條件要求較高，一般要求飛行高度300 m時(shí)，水平能見(jiàn)度大于4.8 km，否則難以保障安全著陸。因此為了保證飛機(jī)能在惡劣氣象條件下能夠安全著陸，必須使用無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)為飛機(jī)提供高精度的定位引導(dǎo)信息，實(shí)時(shí)給出飛機(jī)與給定下滑航道的偏差程度。而儀表著陸系統(tǒng)(Instrument Landing System，ILS)是當(dāng)今世界上應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線(xiàn)電著陸引導(dǎo)設(shè)備之一^［1］。

常規(guī)的ILS系統(tǒng)機(jī)載導(dǎo)航接收機(jī)基帶處理部分是采用模擬電路實(shí)現(xiàn)的，電路復(fù)雜，設(shè)備體積大，功耗高，且精度不高。本文采用DSP器件為基帶信號(hào)處理核心部件，將基帶信號(hào)全部在數(shù)字域中進(jìn)行處理，采用數(shù)值濾波和多速率處理算法，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低了設(shè)備功耗的體積。本文給出的算法在以一片TMS320C2812F芯片為處理核心，無(wú)外擴(kuò)存儲(chǔ)器的信號(hào)處理板上進(jìn)行了半實(shí)物仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性和可靠性。

2 ILS基帶信號(hào)數(shù)學(xué)模型

ILS系統(tǒng)地面設(shè)備包括航向臺(tái)、下滑臺(tái)和信標(biāo)臺(tái)三個(gè)部分。航向臺(tái)和下滑臺(tái)都是利用空間相交的雙針狀天線(xiàn)方向圖，以等信號(hào)區(qū)的形式分別提供與水平面成一定角度的下滑面引導(dǎo)，與水平垂直的航向引導(dǎo)。因此航向臺(tái)和下滑臺(tái)的接收機(jī)基帶處理部分是一樣的。ILS的基本原理及其信號(hào)處理方法參見(jiàn)文獻(xiàn)［1，2］。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文