一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)屬于空中交通管制及服務(wù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，以解決目前其他空中交通管制系統(tǒng)作用距離受限，無法有效覆蓋中低空空域，短報(bào)文通信更新頻率較低，設(shè)備功能單一、通用性差、建設(shè)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，對通用航空飛行進(jìn)行服務(wù)和實(shí)施救援引導(dǎo)能力差等問題。本發(fā)明包括北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備、北斗雷達(dá)地面設(shè)備、北斗管制指揮設(shè)備，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備與北斗雷達(dá)地面設(shè)備通過北斗衛(wèi)星短報(bào)文進(jìn)行通信，北斗雷達(dá)地面設(shè)備的信號輸入端口與北斗管制指揮設(shè)備的信號輸出端口相連。
【專利說明】
一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于空中交通管制及服務(wù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前空中交通管制領(lǐng)域，對飛行器的監(jiān)視手段主要有一/ 二次監(jiān)視雷達(dá)(PSR/SSR)、廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)、航管自動化處理系統(tǒng)(ATC)等；對空的指揮手段主要依賴內(nèi)話系統(tǒng)(VCS)和甚高頻(VHF)話音通信；情報(bào)服務(wù)主要為自動終端情報(bào)服務(wù)(ATIS)。
[0003]空中交通管制中使用的一 / 二次雷達(dá)、廣播式自動相關(guān)監(jiān)視、甚高頻通信系統(tǒng)設(shè)備，作用距離在幾百公里范圍內(nèi)。由于建設(shè)進(jìn)度、價(jià)格等因素影響，除民用航空領(lǐng)域主要航路航線、機(jī)場范圍內(nèi)已實(shí)現(xiàn)雷達(dá)和甚高頻設(shè)備雙重或單重覆蓋，個(gè)別地區(qū)建設(shè)了一些廣播式自動相關(guān)監(jiān)視測試站點(diǎn)作為補(bǔ)盲使用外，我國大部分空域，尤其是通用航空的中低空領(lǐng)域，還基本屬于監(jiān)視和甚高頻通話的覆蓋盲區(qū)。
[0004]我國對通用航空中低空飛行的監(jiān)視手段，擬采用1090ES數(shù)據(jù)鏈ADS-B技術(shù)，但是由于機(jī)載應(yīng)答設(shè)備價(jià)格昂貴，很多通用航空飛機(jī)未安裝應(yīng)答設(shè)備，加上空中交通管制中心配置的部分老舊航管自動化處理系統(tǒng)還不具備ADS-B信號處理能力。因此，即便在二次雷達(dá)和ADS-B接收機(jī)有效覆蓋區(qū)域，也無法實(shí)現(xiàn)對所有通用航空飛機(jī)的有效監(jiān)視。
[0005]用于對空指揮的甚高頻電臺和甚高頻遙控臺設(shè)備，價(jià)格昂貴，建設(shè)中涉及臺址設(shè)置、頻率申請等等問題，一方面建設(shè)過程復(fù)雜，進(jìn)度較慢，另一方面在高山、海洋等地區(qū)存在無法設(shè)臺、遮擋嚴(yán)重等問題。因此在民用航空甚高頻電臺覆蓋以外的地區(qū)，地面與民用航空和通用航空飛行器無法通信，不能進(jìn)行有效管制。
[0006]我國建設(shè)的甚高頻地空數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)，地空數(shù)據(jù)鏈傳輸速率只有2400bps，速率太低。民用航空領(lǐng)域目前在試點(diǎn)建設(shè)的ADS-B設(shè)備僅支持ADS-B 0UT，沒有ADS-B IN能力。對飛機(jī)的情報(bào)服務(wù)，只在航站區(qū)提供ATIS或D-ATIS服務(wù)，在飛行過程中，并沒有提供實(shí)時(shí)情報(bào)服務(wù)的能力。
[0007]綜上，我國目前的空中交通管制系統(tǒng)還存在覆蓋不足、設(shè)備昂貴、管制和服務(wù)能力受限等問題，尤其對于通用航空，由于“看不見、聽不著、管不到”，通用航空的開放和使用進(jìn)程受到嚴(yán)重影響。
[0008]我國自主建設(shè)的北斗衛(wèi)星具有GPS系統(tǒng)所沒有的短報(bào)文功能，本發(fā)明采用先進(jìn)的技術(shù)手段，利用北斗短報(bào)文功能，通過北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備、北斗雷達(dá)地面設(shè)備、北斗管制指揮設(shè)備、北斗航空服務(wù)設(shè)備、北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一種新的空中交通管制系統(tǒng)及方法，有效突破傳統(tǒng)空中交通管制系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備作用距離和地域限制，技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡便，在民用航空和通用航空中均可應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，以解決目前其他空中交通管制系統(tǒng)作用距離受限，無法有效覆蓋中低空空域，短報(bào)文通信更新頻率較低，設(shè)備功能單一、通用性差、建設(shè)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，對通用航空飛行進(jìn)行服務(wù)和實(shí)施救援引導(dǎo)能力差等問題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備、北斗雷達(dá)地面設(shè)備、北斗管制指揮設(shè)備，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備與北斗雷達(dá)地面設(shè)備通過北斗衛(wèi)星短報(bào)文進(jìn)行通信，北斗雷達(dá)地面設(shè)備的信號輸入端口與北斗管制指揮設(shè)備的信號輸出端口相連，北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備的信號輸入端口分別與機(jī)載GNSS設(shè)備的信號輸出端口、慣導(dǎo)系統(tǒng)的信號輸出端口、氣壓高度表的信號輸出端口相連，機(jī)載設(shè)備通過機(jī)載GNSS設(shè)備、慣導(dǎo)系統(tǒng)、氣壓高表等實(shí)時(shí)獲取飛行器當(dāng)前經(jīng)瑋度、速度、高度、時(shí)間信息。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述北斗衛(wèi)星短報(bào)文信息包括監(jiān)視、機(jī)上導(dǎo)航定位、管制指揮、飛行情報(bào)和氣象資料信息；所述北斗雷達(dá)地面設(shè)備與北斗管制指揮設(shè)備的組合為多組。
[0012]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述北斗衛(wèi)星短報(bào)文的形式為120個(gè)以內(nèi)漢字、CPDLC 指令(管制員飛行員數(shù)據(jù)鏈通信 Controller Pilot data Link Communicat1ns)或壓縮過的話音。
[0013]地面站設(shè)備將接收到的信息進(jìn)行處理，形成符合中國民航標(biāo)準(zhǔn)的二次雷達(dá)數(shù)據(jù)格式輸出，或直接轉(zhuǎn)換成ADS-B數(shù)據(jù)格式輸出，相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)送到空中交通管制相關(guān)單位的自動化處理系統(tǒng)。
[0014]當(dāng)相關(guān)單位需對飛行器及其他目標(biāo)進(jìn)行管制時(shí)，管制指令通過地面設(shè)備北斗芯片以短報(bào)文形式上傳至機(jī)載設(shè)備。
[0015]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述北斗衛(wèi)星短報(bào)文采用北斗短報(bào)文綜合傳輸協(xié)議進(jìn)行北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備之間監(jiān)視、CPDLC報(bào)文、直接報(bào)文、話音報(bào)文、飛行情報(bào)、氣象資料信息的綜合傳輸；每份北斗短報(bào)文支持120個(gè)漢字的傳輸，同時(shí)進(jìn)行漢字和ASCII字符的傳輸，對240個(gè)字節(jié)長度報(bào)文劃分不同字段，規(guī)定不同的用途，引入校驗(yàn)和重傳機(jī)制，將各種空管信息綜合到一份報(bào)文中進(jìn)行傳輸。
[0016]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備包括多個(gè)北斗芯片卡，利用收發(fā)管理組件，對發(fā)送報(bào)文進(jìn)行分段/組編號，編號報(bào)文依次通過不同北斗芯片卡輪流發(fā)送，采用重傳、校驗(yàn)控制機(jī)制；北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備上的一個(gè)北斗芯片卡與一個(gè)北斗雷達(dá)地面設(shè)備上的北斗芯片卡對應(yīng)。
[0017]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述北斗雷達(dá)地面設(shè)備與航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)通信，航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)的信息輸出端口與空管部門自動化系統(tǒng)的信息輸入端口相連。
[0018]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)的信息輸出端口與空軍單位自動化系統(tǒng)的信息輸入端口相連。
[0019]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)的信息輸出端口與北斗航空服務(wù)設(shè)備的信息輸入端口相連，航空公司/機(jī)場自動化處理系統(tǒng)處理后的信息發(fā)送給北斗航空服務(wù)設(shè)備；北斗航空服務(wù)設(shè)備輸入信息包括其他監(jiān)視信息、飛行計(jì)劃信息、地理信息、氣象信息、情報(bào)信息。
[0020]其次，本發(fā)明所述北斗航空服務(wù)設(shè)備的信息輸出端口與北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備的信息輸入端口相連；北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備基于北斗航空服務(wù)設(shè)備提供的各種空管和飛行信息，加入高精度電子地圖，利用飛行模擬技術(shù)，模擬空中遇險(xiǎn)飛機(jī)的實(shí)際場景，根據(jù)情景模擬，地面救援引導(dǎo)人員做出正確操作判斷，利用系統(tǒng)的對空指揮功能，對遇險(xiǎn)飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)救援引導(dǎo)，脫離迷航、故障遇險(xiǎn)狀況；同時(shí)與相關(guān)救援單位聯(lián)系，實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。
[0021]另外，本發(fā)明所述航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)輸出信息包括融合后綜合航跡數(shù)據(jù)、飛行信息服務(wù)、交通信息服務(wù)；北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備由RNSS (衛(wèi)星無線電導(dǎo)航系統(tǒng))模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、短報(bào)文通信模塊、⑶TI (機(jī)艙信息顯示Cockpit Display ofTraffic Informat1n)模塊、語音轉(zhuǎn)換壓縮模塊組成。
[0022]RNSS模塊用于接收北斗四顆以上衛(wèi)星信號，計(jì)算出飛機(jī)自身定位信息。
[0023]數(shù)據(jù)接口模塊用于引接RNSS模塊、其他慣導(dǎo)信息、壓力高度等監(jiān)視信息，以及飛行員通過CDTI系統(tǒng)輸入的實(shí)時(shí)情報(bào)、對地通話等信息，或者將地面?zhèn)鱽斫?jīng)過解析處理的數(shù)據(jù)送到⑶TI系統(tǒng)進(jìn)行顯示。
[0024]數(shù)據(jù)處理模塊用于將機(jī)上的相關(guān)信息進(jìn)行整合處理，形成綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文信息，或?qū)Φ孛嫔蟼鱽淼木C合業(yè)務(wù)短報(bào)文進(jìn)行解析處理。
[0025]短報(bào)文通信模塊將綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文通過衛(wèi)星收發(fā)天線下傳給北斗雷達(dá)地面設(shè)備，或者接收從地面?zhèn)鱽淼木C合業(yè)務(wù)短報(bào)文。
[0026]語音轉(zhuǎn)換壓縮模塊將飛行員話音轉(zhuǎn)換成話音報(bào)文，或?qū)⒅苯訄?bào)文、CPDLC報(bào)文和話音報(bào)文還原成語音播放。
[0027]所述北斗雷達(dá)地面設(shè)備由短報(bào)文通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊組成。
[0028]北斗雷達(dá)地面設(shè)備的短報(bào)文通信模塊，負(fù)責(zé)接收從北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備發(fā)來的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文，或?qū)碜詳?shù)據(jù)處理模塊的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文向北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備發(fā)送。
[0029]數(shù)據(jù)處理模塊對接收來的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文進(jìn)行解析處理，形成不同種類符合一定格式的輸出信息，或?qū)碜云渌O(shè)備，需要上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，形成準(zhǔn)備上傳的綜合業(yè)務(wù)報(bào)文。
[0030]數(shù)據(jù)接口模塊為數(shù)據(jù)輸入輸出提供豐富的接口類型支持，負(fù)責(zé)從其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0031]所述北斗管制指揮設(shè)備由數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊、內(nèi)話通信模塊組成。
[0032]數(shù)據(jù)接口模塊負(fù)責(zé)從北斗雷達(dá)地面設(shè)備引接直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文數(shù)據(jù)、話音報(bào)文數(shù)據(jù)、重要情報(bào)信息，或者將CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、上傳情報(bào)信息送給北斗雷達(dá)地面設(shè)備。
[0033]數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對引入或送出的直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、情報(bào)信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。
[0034]數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示相關(guān)的直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、重要情報(bào)提示，或輸入直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、其他情報(bào)信息。
[0035]話音轉(zhuǎn)換模塊用于將直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文和話音報(bào)文還原成語音進(jìn)行播放，或?qū)⒄Z音輸入轉(zhuǎn)換壓縮成話音報(bào)文。
[0036]內(nèi)話通信模塊具備小型內(nèi)話系統(tǒng)功能，方便管制人員與飛機(jī)或其他管制單位進(jìn)行聯(lián)系。
[0037]所述北斗航空服務(wù)設(shè)備包括數(shù)據(jù)接口模塊、監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊、氣象數(shù)據(jù)處理模塊、情報(bào)數(shù)據(jù)處理模塊、用戶服務(wù)模塊、飛行動態(tài)監(jiān)控模塊組成。
[0038]數(shù)據(jù)接口模塊用于相關(guān)數(shù)據(jù)的引接與送出。
[0039]監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊用于對收集來的各種監(jiān)視信息進(jìn)行融合分析處理，形成全部飛行動態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)。
[0040]氣象數(shù)據(jù)處理模塊對飛機(jī)實(shí)時(shí)傳送來的氣象信息和氣象部門送來的氣象信息進(jìn)行比對分析處理，形成氣象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。
[0041]情報(bào)數(shù)據(jù)處理模塊對機(jī)上反饋的實(shí)時(shí)信息和實(shí)時(shí)航行通告等信息進(jìn)行處理，對飛行情報(bào)資料進(jìn)行綜合維護(hù)分析。
[0042]用戶服務(wù)模塊根不同用戶的需要，可將相關(guān)的航圖等情報(bào)資料、氣象資料、動態(tài)監(jiān)視信息等等，制作成不同的服務(wù)信息格式，向機(jī)上及地面用戶提供服務(wù)。
[0043]飛行動態(tài)監(jiān)控模塊用于將飛行動態(tài)和各飛行器遇到的特殊狀況在大屏幕上進(jìn)行顯不O
[0044]所述北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備由數(shù)據(jù)接口模塊，飛行動態(tài)監(jiān)控模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，模擬飛行顯示模塊，模擬飛行操縱模塊、話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊組成。
[0045]數(shù)據(jù)接口模塊用于從北斗航空服務(wù)設(shè)備引接數(shù)據(jù)，或?qū)找龑?dǎo)直接報(bào)文、話音報(bào)文、CPDLC報(bào)文送往北斗管制指揮設(shè)備上傳給飛機(jī)。
[0046]數(shù)據(jù)處理模塊將高精度電子地圖和遇險(xiǎn)飛機(jī)的監(jiān)視數(shù)據(jù)、所處的氣象信息進(jìn)行融合處理，或?qū)仍龑?dǎo)直接報(bào)文、話音報(bào)文和CPDLC報(bào)文進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。
[0047]飛行模擬顯示模塊用于將遇險(xiǎn)飛機(jī)的三維情景動態(tài)圖像、直接報(bào)文、話音報(bào)文/CPDLC報(bào)文進(jìn)行顯示。
[0048]飛行模擬操縱模塊用于模擬飛行駕駛操縱過程。
[0049]話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊用于將救援引導(dǎo)人員的話音轉(zhuǎn)換壓縮成話音報(bào)文，或?qū)⒃捯魣?bào)文和CPDLC報(bào)文還原成話音進(jìn)行播放。
[0050]本發(fā)明有益效果。
[0051]1、通過衛(wèi)星短報(bào)文，解決了距離限制問題。
[0052]本發(fā)明的北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備之間，通過我國自主建設(shè)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)短報(bào)文功能進(jìn)行通信。衛(wèi)星通信的最大好處是突破了傳統(tǒng)空管監(jiān)視和甚高頻通信設(shè)備作用距離限制，可有效解決海洋、偏遠(yuǎn)地區(qū)、中低空域等地域空中交通管制問題。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)目前已可覆蓋我國全境，理論上只要是北斗衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)的區(qū)域，均可進(jìn)行應(yīng)用。
[0053]2、通過提高短報(bào)文更新頻率，解決了中高空和高密度地區(qū)應(yīng)用問題。
[0054]本發(fā)明采用芯片卡集群技術(shù)，報(bào)文傳輸頻率最高可達(dá)不到2秒鐘一次，超過目前二次雷達(dá)2秒鐘一次的更新頻率，可以滿足民用航空飛行的監(jiān)視數(shù)據(jù)更新速率要求。而對于飛行速度較慢的通用航空飛機(jī)，只要使用4塊芯片卡，報(bào)文傳輸頻率達(dá)到8秒鐘一次，即可滿足使用要求。解決傳統(tǒng)ADS-C技術(shù)監(jiān)視數(shù)據(jù)更新率在5分鐘左右一次，緊急情況下更新速率在一分鐘一次，一般僅在偏遠(yuǎn)地區(qū)、飛機(jī)流量較低的情況下使用的問題。
[0055]3、利用語音識別技術(shù)，解決了管制語音通信問題。
[0056]本發(fā)明采用稀疏編碼技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)管制指令語音識別和還原技術(shù)，支持管制員與飛行員之間可以通過管制語音指令或CPDLC報(bào)文兩種方式進(jìn)行溝通，解決了飛行人員個(gè)別時(shí)候手動輸入報(bào)文不方便，使用市面常用的語音識別技術(shù)，不符合空管指令習(xí)慣，識別準(zhǔn)確度不夠，識別效率低的問題。
[0057]4、利用短報(bào)文綜合傳輸協(xié)議和雷達(dá)格式轉(zhuǎn)換功能，實(shí)現(xiàn)多種功能。
[0058]本發(fā)明的北斗空中交通管制系統(tǒng)，集合了雷達(dá)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈通信系統(tǒng)、甚高頻通信電臺、內(nèi)話系統(tǒng)等多種設(shè)施設(shè)備功能。北斗雷達(dá)設(shè)備可完成監(jiān)視、管制CPDLC報(bào)文、直接報(bào)文、管制話音、飛行情報(bào)和氣象資料信息的實(shí)時(shí)交互處理，實(shí)現(xiàn)方式簡單，功能集成度高，解決了傳統(tǒng)空管設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴的問題。
[0059]5、通過系列技術(shù)，解決了地面設(shè)備布點(diǎn)多，建設(shè)復(fù)雜的問題。
[0060]本發(fā)明除北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備需要在每架飛行器上進(jìn)行安裝外，地面設(shè)備只需要在空管單位/航空公司/機(jī)場運(yùn)行指揮部門/航空服務(wù)中心/救援引導(dǎo)中心建設(shè)1-2套即可，解決了以往空管系統(tǒng)作用距離有限，為了滿足覆蓋要求，建設(shè)站點(diǎn)多，建設(shè)程序復(fù)雜，不利于在通用航空領(lǐng)域應(yīng)用的問題。
[0061 ] 6、通過機(jī)上狀態(tài)感知和資料下傳，解決了無法實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)上狀態(tài)問題。
[0062]本發(fā)明通過機(jī)上狀態(tài)感知技術(shù)和北斗雷達(dá)的綜合業(yè)務(wù)傳輸能力，將機(jī)上顛簸等實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和飛行過程中的實(shí)時(shí)氣象信息下傳給地面相關(guān)部門。相關(guān)部門可以對航路航線情況進(jìn)行總結(jié)分析，對氣象趨勢分析預(yù)報(bào)進(jìn)行驗(yàn)證和校正，對機(jī)上狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在提高資料準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)監(jiān)控能力的情況下，也可以將分析校正后的資料上傳給飛行器，為飛行器提供更有價(jià)值的信息服務(wù)。
[0063]7、通過大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，提高航空信息服務(wù)水平。
[0064]本發(fā)明引入大數(shù)據(jù)挖掘處理技術(shù)，引接空中和地面各種相關(guān)信息，進(jìn)行綜合分析處理，提供更全面更準(zhǔn)確的信息服務(wù)。所有安裝了北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備的飛行器，地面都可以進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)利用北斗雷達(dá)提供的綜合業(yè)務(wù)上傳能力，可以為飛行器提供實(shí)時(shí)情報(bào)服務(wù)。針對通用航空等小型飛行器，其所需要的情報(bào)信息僅為局部信息，目前的航空信息服務(wù)還未能做到定制服務(wù)，利用專門的航空信息服務(wù)設(shè)備，可以解決目前通用航空情報(bào)服務(wù)不足的問題。
[0065]8、通過模擬飛行技術(shù)，解決實(shí)時(shí)救援引導(dǎo)困難問題。
[0066]本發(fā)明引入模擬飛機(jī)技術(shù)，配合本發(fā)明提供的監(jiān)視、管制指揮能力，根據(jù)模擬3D實(shí)景飛行顯示，由救援引導(dǎo)人員引導(dǎo)飛行員脫離險(xiǎn)情，相當(dāng)于為遇險(xiǎn)飛機(jī)提供一套地面上的儀表飛行系統(tǒng)。解決了通用航空的小型飛機(jī)基本按照目視飛行規(guī)則飛行，經(jīng)常在高山、森林、沙漠、雪山、海洋等地區(qū)進(jìn)行作業(yè)，氣象狀況瞬息萬變，經(jīng)容易遇到不可預(yù)見的迷航、故障等險(xiǎn)情，救援困難的問題。由于能夠?qū)τ鲭U(xiǎn)飛行器進(jìn)行有效監(jiān)視和指揮，更有利于后續(xù)救援的實(shí)施。
【附圖說明】
[0067]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明保護(hù)范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。
[0068]圖1是本發(fā)明基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0069]圖2是本發(fā)明北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0070]圖3是本發(fā)明北斗雷達(dá)地面設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0071]圖4是本發(fā)明北斗管制指揮設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0072]圖5是本發(fā)明北斗航空服務(wù)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0073]圖6是本發(fā)明北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0074]圖7是本發(fā)明北斗短報(bào)文綜合傳輸協(xié)議示意圖。
[0075]圖8是本發(fā)明北斗雷達(dá)格式轉(zhuǎn)換示意圖。
[0076]圖9是本發(fā)明模擬飛行顯示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0077]如圖所示，本發(fā)明是一種空中交通管制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對民用航空和通用航空領(lǐng)域，空中和地面活動飛行器及相關(guān)目標(biāo)的有效監(jiān)視、管制指揮、情報(bào)服務(wù)和救援引導(dǎo)。
[0078]1、北斗衛(wèi)星短報(bào)文技術(shù)。
[0079]本發(fā)明在飛行器上安裝北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備，在地面安裝北斗雷達(dá)地面設(shè)備。北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備之間，利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的短報(bào)文功能進(jìn)行監(jiān)視、管制指揮、飛行情報(bào)和氣象資料信息的傳輸，解決了其他空管系統(tǒng)作用距離受限的問題，只要在北斗衛(wèi)星系統(tǒng)信號覆蓋范圍內(nèi)，均可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，尤其可解決通用航空中低空區(qū)域缺乏空中交通管制手段，影響開放進(jìn)度的問題。
[0080]2、北斗芯片卡集群技術(shù)。
[0081]本發(fā)明提出一種北斗芯片卡集群技術(shù)，解決了北斗短報(bào)文更新頻率低的問題。通過增加北斗芯片卡數(shù)量，建立北斗芯片卡集群，利用收發(fā)管理組件，對發(fā)送報(bào)文進(jìn)行分段/組編號，編號報(bào)文依次通過不同北斗芯片卡輪流發(fā)送，提高發(fā)送頻率，引入重傳、校驗(yàn)等控制機(jī)制，提尚傳輸可靠性。
[0082](I)飛行過程中，機(jī)載設(shè)備通過機(jī)載GNSS設(shè)備、慣導(dǎo)系統(tǒng)、氣壓高表等實(shí)時(shí)獲取飛行器當(dāng)前經(jīng)瑋度、速度、高度、時(shí)間等信息。
[0083](2)信息通過機(jī)載設(shè)備北斗芯片，以北斗短報(bào)文形式下發(fā)至與主用芯片對應(yīng)的地面站北斗芯片，該地面站設(shè)備所屬單位一般為飛行器掛靠的航空公司。短報(bào)文形式可為漢字(120個(gè)以內(nèi))、CPDLC指令(管制員飛行員數(shù)據(jù)鏈通信Controller Pilot data LinkCommunicat1ns)或壓縮過的話音。
[0084](3)地面站設(shè)備將接收到的信息進(jìn)行處理，形成符合中國民航標(biāo)準(zhǔn)的二次雷達(dá)數(shù)據(jù)格式輸出，或直接轉(zhuǎn)換成ADS-B數(shù)據(jù)格式輸出，相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)送到航空公司/機(jī)場、空管、軍航等單位的自動化處理系統(tǒng)。。
[0085](4)當(dāng)相關(guān)單位需對飛行器及其他目標(biāo)進(jìn)行管制時(shí)，管制指令通過地面設(shè)備北斗芯片以短報(bào)文形式上傳至機(jī)載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)BD-ATC(北斗空中交通管制BeiDou-Air TrafficControl)與 BD-ATS (北斗空中交通服務(wù) BeiDou-Air Traffic Service)運(yùn)營體系。
[0086]3、北斗短報(bào)文綜合傳輸協(xié)議。
[0087]本發(fā)明采用北斗短報(bào)文綜合傳輸協(xié)議進(jìn)行北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備之間監(jiān)視、CPDLC報(bào)文、直接報(bào)文、話音報(bào)文、飛行情報(bào)、氣象資料信息的綜合傳輸。每份北斗短報(bào)文支持120個(gè)漢字的傳輸，即具有240字節(jié)的傳輸能力，可以同時(shí)進(jìn)行漢字和ASCII字符的傳輸。本發(fā)明采用綜合傳輸協(xié)議，對240個(gè)字節(jié)長度報(bào)文劃分不同字段，規(guī)定不同的用途，引入校驗(yàn)和重傳機(jī)制等機(jī)制，將各種空管信息綜合到一份報(bào)文中進(jìn)行傳輸，提高了傳輸效率，實(shí)現(xiàn)了信息的可靠傳輸。通過北斗管制指揮設(shè)備，發(fā)送帶有地址碼的短報(bào)文，可以實(shí)現(xiàn)組播和通播功能，實(shí)現(xiàn)對所有飛行器的監(jiān)控與指揮。如圖7所示。
[0088]4、北斗雷達(dá)格式處理技術(shù)。
[0089]本發(fā)明利用數(shù)據(jù)格式處理和北斗短報(bào)文通信，實(shí)現(xiàn)二次雷達(dá)功能(S卩北斗雷達(dá)，簡稱BDR:BeiDou Radar)。傳統(tǒng)二次雷達(dá)利用脈沖波進(jìn)行機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備之間的詢問和應(yīng)答。脈沖波識別和處理技術(shù)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難，因此傳統(tǒng)雷達(dá)設(shè)備價(jià)格昂貴。北斗雷達(dá)利用北斗短報(bào)文功能傳輸詢問和應(yīng)答信息，機(jī)載設(shè)備將飛行器的識別號、位置、高度等信息，采用ASCII編碼格式，回傳到北斗地面設(shè)備，直接可讀，不需要對脈沖波進(jìn)行識別處理。通過簡單的信息格式變換，將其轉(zhuǎn)換成符合中國民航標(biāo)準(zhǔn)和國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)的二次雷達(dá)信號格式，即可直接送往空管部門或航空公司/機(jī)場運(yùn)營單位的航管自動化設(shè)備進(jìn)行使用，實(shí)現(xiàn)對飛行器的監(jiān)視。
[0090]本發(fā)明利用格式變換，也可以將監(jiān)視信息轉(zhuǎn)換成ADS-B等其他監(jiān)視信息格式，實(shí)現(xiàn)其他監(jiān)視系統(tǒng)作用。其他的如氣象資料和飛行情報(bào)等信息，可以轉(zhuǎn)換成氣象電報(bào)、情報(bào)電報(bào)的格式，也可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)換IP協(xié)議等其他更方便的信息格式。信息處理更加靈活，實(shí)現(xiàn)功能更加豐富。如圖8所示。
[0091]5、管制語音識別技術(shù)。
[0092]本發(fā)明根據(jù)空管管制指揮命令格式和特殊用語習(xí)慣，研制符合管制指令用語格式標(biāo)準(zhǔn)的語音識別技術(shù)，支持簡字簡語，識別效率和準(zhǔn)確度更高，所生成的話音報(bào)文更短，有利于在北斗短報(bào)文中綜合傳輸更多信息。本發(fā)明飛行員與管制員之間的通信可以是CPDLC報(bào)文、直接短報(bào)文，也可以利用管制語音識別技術(shù)，將管制話音轉(zhuǎn)換成話音報(bào)文進(jìn)行傳送。在通信接收端，可以將直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文或話音報(bào)文直接顯示在屏幕上，也可以通過語音轉(zhuǎn)換功能，還原成語音進(jìn)行播放，方便管制員與飛行員使用。
[0093]上行CPDLC報(bào)文示例
(1)CROSS (posit1n) AT (time)
在(時(shí)間)穿越(位置)
(2)CLIMBE AT (vertical rate) MINIMUM最小以(垂直速率)爬升。
[0094]下行CPDLC報(bào)文示例
(1)WILCO照辦
(2)ROGER 明白
(3)REQUEST CRUISE CLIMEB TO (level)
請求巡航爬升至(高度層)。
[0095]6、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。
[0096]本發(fā)明采用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，利用北斗航空服務(wù)設(shè)備，引接空中和地面的相關(guān)雷達(dá)信息、監(jiān)視信息、氣象資料、飛行情報(bào)信息等，進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘分析處理，并根據(jù)各相關(guān)用戶不同的服務(wù)需要，提供個(gè)性化的信息服務(wù)。我國目前還沒有針對通用航空的專門情報(bào)信息服務(wù)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明提供的航空服務(wù)功能，可有效解決困擾通用航空發(fā)展的服務(wù)問題。
[0097]7、模擬飛行技術(shù)。
[0098]本發(fā)明基于北斗航空服務(wù)設(shè)備提供的各種空管和飛行信息，加入高精度電子地圖，利用先進(jìn)的飛行模擬技術(shù)，模擬空中遇險(xiǎn)飛機(jī)的實(shí)際場景。根據(jù)情景模擬，地面救援引導(dǎo)人員做出正確操作判斷，利用系統(tǒng)的對空指揮功能，對遇險(xiǎn)飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)救援引導(dǎo)，脫離迷航、故障等遇險(xiǎn)狀況。同時(shí)與相關(guān)救援單位聯(lián)系，實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，有利于相關(guān)單位為遇險(xiǎn)飛機(jī)提供及時(shí)有效的搜救和后續(xù)救援。如圖9所示。
[0099]8、機(jī)上狀態(tài)感知技術(shù)。
[0100]本發(fā)明在北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備上內(nèi)置傳感設(shè)備，可以實(shí)時(shí)感知飛機(jī)的顛簸等狀態(tài)信息，自動將飛行器在空中的狀態(tài)信息傳送回地面。地面通過對傳送回的信息進(jìn)行綜合分析，可以對空中航路航線的情況有所了解，為后續(xù)飛行提供參考。同時(shí)也可以對遇險(xiǎn)飛機(jī)在當(dāng)時(shí)的狀況，進(jìn)行事后分析判斷。同時(shí)，由于通信不便，飛行員在飛行過程中看到的實(shí)時(shí)氣象情況無法下傳給氣象中心，氣象預(yù)報(bào)結(jié)果沒有反饋，無法對預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和事后分析，也無法對預(yù)報(bào)進(jìn)行校正。本發(fā)明利用北斗雷達(dá)的綜合業(yè)務(wù)傳輸能力，飛行人員可以將空中的實(shí)時(shí)氣象情況進(jìn)行手動下傳，這對于氣象預(yù)報(bào)分析極具價(jià)值。
[0101]本發(fā)明的基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)由北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備、北斗雷達(dá)地面設(shè)備、北斗管制指揮設(shè)備、北斗航空服務(wù)設(shè)備、北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備組成。
[0102]北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備和北斗雷達(dá)地面設(shè)備之間通過北斗短報(bào)文通信功能，利用綜合業(yè)務(wù)傳輸協(xié)議和格式轉(zhuǎn)換技術(shù)，進(jìn)行飛機(jī)監(jiān)視信息、管制指揮信息、飛行情報(bào)和氣象資料信息的傳輸，在實(shí)現(xiàn)二次雷達(dá)功能的同時(shí)，配合北斗管制指揮設(shè)備，實(shí)現(xiàn)管制話音、CPDLC報(bào)文、直接報(bào)文和其他氣象情報(bào)資料的通信功能。
[0103]9、北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備。
[0104]北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備由RNSS (衛(wèi)星無線電導(dǎo)航系統(tǒng))模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、短報(bào)文通信模塊、⑶TI (機(jī)艙信息顯示Cockpit Display of Traffic Informat1n)模塊、語音轉(zhuǎn)換壓縮模塊組成。
[0105]RNSS模塊用于接收北斗四顆以上衛(wèi)星信號，計(jì)算出飛機(jī)自身定位信息。
[0106]數(shù)據(jù)接口模塊用于引接RNSS模塊、其他慣導(dǎo)信息、壓力高度等監(jiān)視信息，以及飛行員通過CDTI系統(tǒng)輸入的實(shí)時(shí)情報(bào)、對地通話等信息，或者將地面?zhèn)鱽斫?jīng)過解析處理的數(shù)據(jù)送到⑶TI系統(tǒng)進(jìn)行顯示。
[0107]數(shù)據(jù)處理模塊用于將機(jī)上的相關(guān)信息進(jìn)行整合處理，形成綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文信息，或?qū)Φ孛嫔蟼鱽淼木C合業(yè)務(wù)短報(bào)文進(jìn)行解析處理。
[0108]短報(bào)文通信模塊將綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文通過衛(wèi)星收發(fā)天線下傳給北斗雷達(dá)地面設(shè)備，或者接收從地面?zhèn)鱽淼木C合業(yè)務(wù)短報(bào)文。
[0109]語音轉(zhuǎn)換壓縮模塊將飛行員話音轉(zhuǎn)換成話音報(bào)文，或?qū)⒅苯訄?bào)文、CPDLC報(bào)文和話音報(bào)文還原成語音播放。
[0110]10、北斗雷達(dá)地面設(shè)備。
[0111]北斗雷達(dá)地面設(shè)備由短報(bào)文通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊組成。
[0112]北斗雷達(dá)地面設(shè)備的短報(bào)文通信模塊，負(fù)責(zé)接收從北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備發(fā)來的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文，或?qū)碜詳?shù)據(jù)處理模塊的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文向北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備發(fā)送。
[0113]數(shù)據(jù)處理模塊對接收來的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文進(jìn)行解析處理，形成不同種類符合一定格式的輸出信息，或?qū)碜云渌O(shè)備，需要上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，形成準(zhǔn)備上傳的綜合業(yè)務(wù)報(bào)文。
[0114]數(shù)據(jù)接口模塊為數(shù)據(jù)輸入輸出提供豐富的接口類型支持，負(fù)責(zé)從其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0115]11、北斗管制指揮設(shè)備。
[0116]北斗管制指揮設(shè)備由數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊、內(nèi)話通信模塊組成。
[0117]數(shù)據(jù)接口模塊負(fù)責(zé)從北斗雷達(dá)地面設(shè)備引接直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文數(shù)據(jù)、話音報(bào)文數(shù)據(jù)、重要情報(bào)信息，或者將CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、上傳情報(bào)信息送給北斗雷達(dá)地面設(shè)備。
[0118]數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對引入或送出的直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、情報(bào)信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。
[0119]數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示相關(guān)的直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、重要情報(bào)提示，或輸入直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、其他情報(bào)信息。
[0120]話音轉(zhuǎn)換模塊用于將直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文和話音報(bào)文還原成語音進(jìn)行播放，或?qū)⒄Z音輸入轉(zhuǎn)換壓縮成話音報(bào)文。
[0121]內(nèi)話通信模塊具備小型內(nèi)話系統(tǒng)功能，方便管制人員與飛機(jī)或其他管制單位進(jìn)行聯(lián)系。
[0122]12、北斗航空服務(wù)設(shè)備。
[0123]北斗航空服務(wù)設(shè)備包括數(shù)據(jù)接口模塊、監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊、氣象數(shù)據(jù)處理模塊、情報(bào)數(shù)據(jù)處理模塊、用戶服務(wù)模塊、飛行動態(tài)監(jiān)控模塊組成。
[0124]數(shù)據(jù)接口模塊用于相關(guān)數(shù)據(jù)的引接與送出。
[0125]監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊用于對收集來的各種監(jiān)視信息進(jìn)行融合分析處理，形成全部飛行動態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)。
[0126]氣象數(shù)據(jù)處理模塊對飛機(jī)實(shí)時(shí)傳送來的氣象信息和氣象部門送來的氣象信息進(jìn)行比對分析處理，形成氣象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。
[0127]情報(bào)數(shù)據(jù)處理模塊對機(jī)上反饋的實(shí)時(shí)信息和實(shí)時(shí)航行通告等信息進(jìn)行處理，對飛行情報(bào)資料進(jìn)行綜合維護(hù)分析。
[0128]用戶服務(wù)模塊根不同用戶的需要，可將相關(guān)的航圖等情報(bào)資料、氣象資料、動態(tài)監(jiān)視信息等等，制作成不同的服務(wù)信息格式，向機(jī)上及地面用戶提供服務(wù)。
[0129]飛行動態(tài)監(jiān)控模塊用于將飛行動態(tài)和各飛行器遇到的特殊狀況在大屏幕上進(jìn)行顯不O
[0130]13、北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備。
[0131]北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備由數(shù)據(jù)接口模塊，飛行動態(tài)監(jiān)控模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，模擬飛行顯示模塊，模擬飛行操縱模塊、話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊組成。
[0132]數(shù)據(jù)接口模塊用于從北斗航空服務(wù)設(shè)備引接數(shù)據(jù)，或?qū)找龑?dǎo)直接報(bào)文、話音報(bào)文、CPDLC報(bào)文送往北斗管制指揮設(shè)備上傳給飛機(jī)。
[0133]數(shù)據(jù)處理模塊將高精度電子地圖和遇險(xiǎn)飛機(jī)的監(jiān)視數(shù)據(jù)、所處的氣象信息進(jìn)行融合處理，或?qū)仍龑?dǎo)直接報(bào)文、話音報(bào)文和CPDLC報(bào)文進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。
[0134]飛行模擬顯示模塊用于將遇險(xiǎn)飛機(jī)的三維情景動態(tài)圖像、直接報(bào)文、話音報(bào)文/CPDLC報(bào)文進(jìn)行顯示。
[0135]飛行模擬操縱模塊用于模擬飛行駕駛操縱過程。
[0136]話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊用于將救援引導(dǎo)人員的話音轉(zhuǎn)換壓縮成話音報(bào)文，或?qū)⒃捯魣?bào)文和CPDLC報(bào)文還原成話音進(jìn)行播放。
[0137]本發(fā)明系統(tǒng)的具體工作過程為。
[0138]在民用航空和通用航空的飛行器上安裝北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備，在空中交通管制單位、航空公司/機(jī)場運(yùn)營單位、空軍單位、北斗航空服務(wù)中心、北斗航空救援引導(dǎo)中心的運(yùn)行指揮部門，安裝北斗雷達(dá)地面設(shè)備和北斗管制指揮設(shè)備，在通用航空服務(wù)中心安裝北斗航空服務(wù)設(shè)備，在航空救援引導(dǎo)中心安裝北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備。
[0139]飛機(jī)上的導(dǎo)航定位信息來自北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備的RNSS模塊，飛機(jī)標(biāo)識、位置、氣壓高度等導(dǎo)航定位信息，連同飛機(jī)上的實(shí)時(shí)氣象信息、實(shí)時(shí)交通信息、直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文進(jìn)行整合處理，成為綜合業(yè)務(wù)報(bào)文，通過短報(bào)文收發(fā)模塊，下傳給北斗雷達(dá)地面設(shè)備，解析處理后形成二次雷達(dá)等格式監(jiān)視信息、管制指揮報(bào)文或語音、氣象情報(bào)信息，送往地面的航管自動化設(shè)備。地面的航空公司或空管單位的管制人員，通過北斗管制指揮設(shè)備，利用北斗自動相關(guān)監(jiān)視地面和機(jī)載設(shè)備，與飛行器上的人員進(jìn)行通信，對飛行器進(jìn)行管制指揮。
[0140]飛行器上的飛行人員通過北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備上的⑶TI (輸入和顯示)模塊，輸入話音信號或CPDLC報(bào)文/直接報(bào)文，地面管制人員通過北斗管制指揮設(shè)備，輸入話音信號或CPDLC報(bào)文/直接報(bào)文。雙方輸入的話音均通過話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊轉(zhuǎn)換成話音報(bào)文傳輸，雙方收到的CPDLC報(bào)文、直接報(bào)文和話音報(bào)文既可以直接在顯示模塊上顯示，又可以通過話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊還原后播放。因此該系統(tǒng)支持話音和數(shù)據(jù)報(bào)文兩種格式的管制員與飛行員之間的指揮通信。
[0141]北斗航空服務(wù)設(shè)備引接相關(guān)信息進(jìn)行挖掘分析處理，根據(jù)各不同用戶需要，向相關(guān)用戶提供航空情報(bào)服務(wù)。北斗航空救援引導(dǎo)系統(tǒng)，利用模擬飛行技術(shù)和北斗空中交通管制系統(tǒng)提供的監(jiān)視、管制指揮功能，對相關(guān)遇險(xiǎn)飛機(jī)實(shí)施救援引導(dǎo)。
[0142]北斗空中交通管制系統(tǒng)融合北斗衛(wèi)星短報(bào)文芯片卡集群技術(shù)、管制語音識別技術(shù)、綜合業(yè)務(wù)傳輸協(xié)議技術(shù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)、模擬飛行技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，將空管各獨(dú)立功能系統(tǒng)進(jìn)行整合，形成空中、地面一體化的空中交通管制系統(tǒng)，突破作用距離限制、國外技術(shù)壁皇限制、建設(shè)實(shí)施難度限制等等問題，為民用航空和通用航空領(lǐng)域的發(fā)展提供一種新的技術(shù)系統(tǒng)支撐，尤其對通用航空的開發(fā)和應(yīng)用，將產(chǎn)生巨大的推動作用。
[0143]可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，包括北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備、北斗雷達(dá)地面設(shè)備、北斗管制指揮設(shè)備，其特征在于北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備與北斗雷達(dá)地面設(shè)備通過北斗衛(wèi)星短報(bào)文進(jìn)行通信，北斗雷達(dá)地面設(shè)備的信號輸入端口與北斗管制指揮設(shè)備的信號輸出端口相連，北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備的信號輸入端口分別與機(jī)載GNSS設(shè)備的信號輸出端口、慣導(dǎo)系統(tǒng)的信號輸出端口、氣壓高度表的信號輸出端口相連，機(jī)載設(shè)備通過機(jī)載GNSS設(shè)備、慣導(dǎo)系統(tǒng)、氣壓高表等實(shí)時(shí)獲取飛行器當(dāng)前經(jīng)瑋度、速度、高度、時(shí)間信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述北斗衛(wèi)星短報(bào)文信息包括監(jiān)視、機(jī)上導(dǎo)航定位、管制指揮、飛行情報(bào)和氣象資料信息；所述北斗雷達(dá)地面設(shè)備與北斗管制指揮設(shè)備的組合為多組。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述北斗衛(wèi)星短報(bào)文的形式為120個(gè)以內(nèi)漢字、CPDLC指令或壓縮過的話音； 地面站設(shè)備將接收到的信息進(jìn)行處理，形成符合中國民航標(biāo)準(zhǔn)的二次雷達(dá)數(shù)據(jù)格式輸出，或直接轉(zhuǎn)換成ADS-B數(shù)據(jù)格式輸出，相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)送到空中交通管制相關(guān)單位的自動化處理系統(tǒng)； 當(dāng)相關(guān)單位需對飛行器及其他目標(biāo)進(jìn)行管制時(shí)，管制指令通過地面設(shè)備北斗芯片以短報(bào)文形式上傳至機(jī)載設(shè)備。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述北斗衛(wèi)星短報(bào)文采用北斗短報(bào)文綜合傳輸協(xié)議進(jìn)行北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備之間監(jiān)視、CPDLC報(bào)文、直接報(bào)文、話音報(bào)文、飛行情報(bào)、氣象資料信息的綜合傳輸；每份北斗短報(bào)文支持120個(gè)漢字的傳輸，同時(shí)進(jìn)行漢字和ASCII字符的傳輸，對240個(gè)字節(jié)長度報(bào)文劃分不同字段，規(guī)定不同的用途，引入校驗(yàn)和重傳機(jī)制，將各種空管信息綜合到一份報(bào)文中進(jìn)行傳輸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備包括多個(gè)北斗芯片卡，利用收發(fā)管理組件，對發(fā)送報(bào)文進(jìn)行分段/組編號，編號報(bào)文依次通過不同北斗芯片卡輪流發(fā)送，采用重傳、校驗(yàn)控制機(jī)制；北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備上的一個(gè)北斗芯片卡與一個(gè)北斗雷達(dá)地面設(shè)備上的北斗芯片卡對應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述北斗雷達(dá)地面設(shè)備與航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)通信，航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)的信息輸出端口與空管部門自動化系統(tǒng)的信息輸入端口相連。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)的信息輸出端口與空軍單位自動化系統(tǒng)的信息輸入端口相連。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)的信息輸出端口與北斗航空服務(wù)設(shè)備的信息輸入端口相連，航空公司/機(jī)場自動化處理系統(tǒng)處理后的信息發(fā)送給北斗航空服務(wù)設(shè)備；北斗航空服務(wù)設(shè)備輸入信息包括其他監(jiān)視信息、飛行計(jì)劃信息、地理信息、氣象信息、情報(bào)信息。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述北斗航空服務(wù)設(shè)備的信息輸出端口與北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備的信息輸入端口相連；北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備基于北斗航空服務(wù)設(shè)備提供的各種空管和飛行信息，加入高精度電子地圖，利用飛行模擬技術(shù)，模擬空中遇險(xiǎn)飛機(jī)的實(shí)際場景，根據(jù)情景模擬，地面救援引導(dǎo)人員做出正確操作判斷，利用系統(tǒng)的對空指揮功能，對遇險(xiǎn)飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)救援引導(dǎo)，脫離迷航、故障遇險(xiǎn)狀況；同時(shí)與相關(guān)救援單位聯(lián)系，實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種基于北斗短報(bào)文功能的空中交通管制系統(tǒng)，其特征在于所述航空公司/機(jī)場自動化系統(tǒng)輸出信息包括融合后綜合航跡數(shù)據(jù)、飛行信息服務(wù)、交通信息服務(wù)；北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備由RNSS模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、短報(bào)文通信模塊、CDTI模塊、語音轉(zhuǎn)換壓縮模塊組成； RNSS模塊用于接收北斗四顆以上衛(wèi)星信號，計(jì)算出飛機(jī)自身定位信息； 數(shù)據(jù)接口模塊用于引接RNSS模塊、其他慣導(dǎo)信息、壓力高度等監(jiān)視信息，以及飛行員通過CDTI系統(tǒng)輸入的實(shí)時(shí)情報(bào)、對地通話等信息，或者將地面?zhèn)鱽斫?jīng)過解析處理的數(shù)據(jù)送到CDTI系統(tǒng)進(jìn)行顯示； 數(shù)據(jù)處理模塊用于將機(jī)上的相關(guān)信息進(jìn)行整合處理，形成綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文信息，或?qū)Φ孛嫔蟼鱽淼木C合業(yè)務(wù)短報(bào)文進(jìn)行解析處理； 短報(bào)文通信模塊將綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文通過衛(wèi)星收發(fā)天線下傳給北斗雷達(dá)地面設(shè)備，或者接收從地面?zhèn)鱽淼木C合業(yè)務(wù)短報(bào)文； 語音轉(zhuǎn)換壓縮模塊將飛行員話音轉(zhuǎn)換成話音報(bào)文，或?qū)⒅苯訄?bào)文、CPDLC報(bào)文和話音報(bào)文還原成語音播放； 所述北斗雷達(dá)地面設(shè)備由短報(bào)文通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊組成； 北斗雷達(dá)地面設(shè)備的短報(bào)文通信模塊，負(fù)責(zé)接收從北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備發(fā)來的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文，或?qū)碜詳?shù)據(jù)處理模塊的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文向北斗雷達(dá)機(jī)載設(shè)備發(fā)送； 數(shù)據(jù)處理模塊對接收來的綜合業(yè)務(wù)短報(bào)文進(jìn)行解析處理，形成不同種類符合一定格式的輸出信息，或?qū)碜云渌O(shè)備，需要上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，形成準(zhǔn)備上傳的綜合業(yè)務(wù)報(bào)文； 數(shù)據(jù)接口模塊為數(shù)據(jù)輸入輸出提供豐富的接口類型支持，負(fù)責(zé)從其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互； 所述北斗管制指揮設(shè)備由數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊、內(nèi)話通信模塊組成； 數(shù)據(jù)接口模塊負(fù)責(zé)從北斗雷達(dá)地面設(shè)備引接直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文數(shù)據(jù)、話音報(bào)文數(shù)據(jù)、重要情報(bào)信息，或者將CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、上傳情報(bào)信息送給北斗雷達(dá)地面設(shè)備；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對引入或送出的直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、情報(bào)信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換； 數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示相關(guān)的直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、話音報(bào)文、重要情報(bào)提示，或輸入直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文、其他情報(bào)信息； 話音轉(zhuǎn)換模塊用于將直接報(bào)文、CPDLC報(bào)文和話音報(bào)文還原成語音進(jìn)行播放，或?qū)⒄Z音輸入轉(zhuǎn)換壓縮成話音報(bào)文； 內(nèi)話通信模塊具備小型內(nèi)話系統(tǒng)功能，方便管制人員與飛機(jī)或其他管制單位進(jìn)行聯(lián)系; 所述北斗航空服務(wù)設(shè)備包括數(shù)據(jù)接口模塊、監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊、氣象數(shù)據(jù)處理模塊、情報(bào)數(shù)據(jù)處理模塊、用戶服務(wù)模塊、飛行動態(tài)監(jiān)控模塊組成； 數(shù)據(jù)接口模塊用于相關(guān)數(shù)據(jù)的引接與送出； 監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊用于對收集來的各種監(jiān)視信息進(jìn)行融合分析處理，形成全部飛行動態(tài)監(jiān)視數(shù)據(jù)； 氣象數(shù)據(jù)處理模塊對飛機(jī)實(shí)時(shí)傳送來的氣象信息和氣象部門送來的氣象信息進(jìn)行比對分析處理，形成氣象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)； 情報(bào)數(shù)據(jù)處理模塊對機(jī)上反饋的實(shí)時(shí)信息和實(shí)時(shí)航行通告等信息進(jìn)行處理，對飛行情報(bào)資料進(jìn)行綜合維護(hù)分析； 用戶服務(wù)模塊根不同用戶的需要，可將相關(guān)的航圖等情報(bào)資料、氣象資料、動態(tài)監(jiān)視信息等等，制作成不同的服務(wù)信息格式，向機(jī)上及地面用戶提供服務(wù)； 飛行動態(tài)監(jiān)控模塊用于將飛行動態(tài)和各飛行器遇到的特殊狀況在大屏幕上進(jìn)行顯示; 所述北斗航空救援引導(dǎo)設(shè)備由數(shù)據(jù)接口模塊，飛行動態(tài)監(jiān)控模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，模擬飛行顯示模塊，模擬飛行操縱模塊、話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊組成； 數(shù)據(jù)接口模塊用于從北斗航空服務(wù)設(shè)備引接數(shù)據(jù)，或?qū)找龑?dǎo)直接報(bào)文、話音報(bào)文、CPDLC報(bào)文送往北斗管制指揮設(shè)備上傳給飛機(jī)； 數(shù)據(jù)處理模塊將高精度電子地圖和遇險(xiǎn)飛機(jī)的監(jiān)視數(shù)據(jù)、所處的氣象信息進(jìn)行融合處理，或?qū)仍龑?dǎo)直接報(bào)文、話音報(bào)文和CPDLC報(bào)文進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換； 飛行模擬顯示模塊用于將遇險(xiǎn)飛機(jī)的三維情景動態(tài)圖像、直接報(bào)文、話音報(bào)文/CPDLC報(bào)文進(jìn)行顯示； 飛行模擬操縱模塊用于模擬飛行駕駛操縱過程； 話音轉(zhuǎn)換壓縮模塊用于將救援引導(dǎo)人員的話音轉(zhuǎn)換壓縮成話音報(bào)文，或?qū)⒃捯魣?bào)文和CPDLC報(bào)文還原成話音進(jìn)行播放。
【文檔編號】G08G5/00GK106033646SQ201510105295
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月11日
【發(fā)明人】邱燕霖, 潘慶革, 楊術(shù)軒, 吳戈, 劉哲, 楊術(shù)森, 屈長鳴, 朱恩營, 林琳, 朱媛, 張磊, 李慧, 李作明
【申請人】沈陽空管技術(shù)開發(fā)有限公司