一種通用航空機載監視系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種通用航空機載監視系統，該系統包括：氣壓高度測量模塊，測量通用航空飛行器的氣壓式高度信息，并將其發送給中央處理單元；定位模塊，實時提供通用航空飛行器的定位信息，并將其發送給中央處理單元；北斗處理單元與北斗天線連接，利用北斗衛星進行收發通信；北斗處理單元，處理接收到的外部命令信息，并將處理后的命令信息發送給中央處理單元，并將從中央處理單元獲取的處理后的定位信息，通過北斗天線發送出去；中央處理單元，處理各個模塊需要的定位信息，管理整個機載監視系統的運行情況；電池模塊，提供電源。本發明有效的提高通用航空飛行器的監視能力，為通用航空飛行器擁有者和低空空域管理方提供了切實有效的監視手段。
【專利說明】一種通用航空機載監視系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于通用航空【技術領域】，尤其是一種基于北斗和八03-81090冊12 —體化的通用航空機載監視系統。
【背景技術】
[0002]通用航空社10！！，是指使用民用航空器從事公共航空運輸以外的民用航空活動，包括從事工業、農業、林業、漁業和建筑業的作業飛行以及醫療衛生、搶險救災、氣象探測、海洋監測、科學實驗、教育訓練、文化體育等方面的飛行活動。隨著我國通航產業的不斷發展以及國家低空開放政策的不斷釋放，截止到2013年低，我國共有通用航空器1623架，預計2014年底達到1800架，到2020年達到5000架。由于通用航空器具有體積小、飛行器類型多、作業高度低、以目視飛行為主、價格便宜、機載設備簡單、飛行隨意性大等特點，容易引發飛行難以監視、國家防空和要地防空等安全問題。
[0003]目前軍用航空和民用運輸航空飛行的主要監視手段是以一次雷達、二次雷達進行主動監視為主，隨著國際仙3-8(廣播式自動相關)技術的不斷發展，民用運輸航空在逐步的推廣使用。
[0004]但由于通用航空的飛行器小、飛行高度低(一般以3000米以下，尤其是1000米以下為主)等特點，一次雷達和二次雷達主動監視會出現監視盲區，如圖1所示，圖1中，圓圈中的飛行器就處于監視盲區中，因此傳統的以雷達為主的主動監視手段難以滿足低空通航飛行監視的要求。
[0005]^08-8系統是廣播式自動相關的簡稱，其由多個地面站和機載站組成，以網狀、點對多點方式完成數據雙向通信能力。其工作原理如圖2所示，具體地，機載八03-8設備通過機載即3獲取飛機的實施位置后，將飛機位置以1090冊12的頻率和2068格式廣播出去，這樣地面安裝的八03-8地面接收機和空中飛機上的虹)3-8接收機就能夠收到飛機主動廣播出去的位置信息，從而達到地面和空中飛機監視飛機的能力。由于其屬于地面接收機視距監視，因此同樣存在地面接收機被遮擋看不到飛機的情況。同時目前主流的通用航空飛行器絕大多數都沒有安裝機載仙3-8接收機，因此如果使用仙3-8監視手段，需要為通用航空飛行器加裝機載仙3-8設備。
[0006]因此采用目前主流的雷達和八03-8方式需要架設更多的地面站，才能滿足低空空域的全覆蓋。隨著我國通用航空產業的迅速發展，通用航空器會越來越多，低空空域安全問題會更加嚴重。因此急需一種成熟的、性價比高的監視手段來解決低空飛行監視的難題。
【發明內容】
[0007]為了解決上述現有技術中通用航空飛行存在的盲區問題，本發明提出一種通用航空機載監視系統，尤其是一種基于北斗和八03-81090冊12 —體化的通用航空機載監視系統。
[0008]本發明提出的一種通用航空機載監視系統包括:氣壓高度測量模塊、定位模塊、北斗天線、北斗處理單元、中央處理單元和電池模塊，其中:
[0009]所述氣壓高度測量模塊與所述中央處理單元連接，用于測量通用航空飛行器的氣壓式高度信息，并將得到的氣壓式高度信息發送給所述中央處理單元進行處理；
[0010]所述定位模塊與所述中央處理單元連接，用于實時提供通用航空飛行器的定位信息，并將得到的定位信息發送給所述中央處理單元進行處理；
[0011]所述北斗處理單元與所述北斗天線連接，用于利用北斗衛星進行收發通信；
[0012]所述北斗處理單元與中央處理單元連接，用于處理從北斗天線接收到的外部命令信息，并將處理后的命令信息發送給所述中央處理單元，以及將從中央處理單元獲取的處理后的定位信息，以北斗短消息的格式，通過北斗天線發送出去；
[0013]所述中央處理單元用于處理各個模塊需要的定位信息，管理整個機載監視系統的運行情況，協調各個模塊的工作，保證整個機載監視系統正常運轉；
[0014]所述電池模塊用于為整個機載監視系統提供電源。
[0015]其中，所述氣壓高度測量模塊為氣壓高度表。
[0016]其中，所述定位信息至少包括位置信息和時間信息。
[0017]其中，所述定位模塊為即3模塊，所述即3模塊與即3衛星通信，以獲得通用航空飛行器的定位信息。
[0018]其中，還包括網絡模塊，所述網絡模塊與所述中央處理單元連接，用于將所述中央處理單元處理后的定位信息通過網絡發送給外部設備。
[0019]其中，所述網絡模塊為模塊，且所述網絡模塊以扣？協議形式發送數據。
[0020]其中，還包括處理單元和天線，其中，所述處理單元與中央處理單元和天線連接，用于將從中央處理單元獲取的處理后的定位信息，以⑶…的格式通過
天線發送到外部設備。
[0021]其中，還包括八03-8讀寫天線、八03-8接收單元、八03-8發射單元，其中:
[0022]所述八03-8接收單元與所述中央處理單元連接，用于將通過所述八03-8讀寫天線接收到的仙3-8信息發送給中央處理單元進行處理，并為所述機載監視系統提供飛機位置信息輸入；
[0023]所述仙3-8發射單元與所述中央處理單元連接，用于將所述中央處理單元處理后的定位信息、氣壓高度信息以及通用航空飛行器10信息以八03-8格式廣播出去。
[0024]其中，所述仙3-8接收單元和仙3-8發射單元共用所述仙3-8讀寫天線，以實現八03-8信息的接收和發送。
[0025]本發明的技術效果為:
[0026]1、全國(全球)通信無死角；
[0027]由于北斗屬于全球衛星定位通信系統，本發明采用北斗短消息對外通信手段，因此如果將本發明系統安裝在通用航空航空器上，可以實現全國(全球)飛行范圍內的監視。
[0028]2、飛機空中監視有手段；
[0029]本發明同時集成虹)3-8 III (接收)和虹)3-8 0此(發射)的監視手段，因此在裝有本發明系統的通用航空飛行器上可以接收發射109014的仙3-8飛機信息數據，監視到以該系統為中心的一定距離內的飛機信息，形成空中監視能力。
[0030]3、低空飛行監視有保障；
[0031]本發明系統同時采用北斗、^08-8和三種通信手段，將獲取的⑶3位置信息發送出去，形成通信手段互相補充的能力，北斗用于低頻率1次/分(1次/30秒)，仙3-8用于自身廣播，用于低空飛行時指定地面接收的信息處理機，三種通信手段形成互相補充，使得安裝有本發明機載監視系統的通用航空器得到有效的監視。
[0032]4、監視信息準，效率高、成本低。
[0033]由于本發明系統采用主動將即3定位信息通過不同的手段進行發送的方式，因此接收到的設備位置信息準確(⑶3的精度)；本發明系統采用主動發送，協作式監視手段，地面監視僅需要解析⑶3信息即可，不用通過復雜的計算和航跡數據融合等處理，就可以得到精確的位置，因此監視效率高；由于該設備采用成熟的定位和通信手段，且系統工作運行簡單，費用及其低廉，大概是使用一次雷達和二次雷達的1/1000的成本費用。
[0034]總之，通過使用本發明提供的通用航空機載監視系統，可以有效的提高通用航空飛行器的監視能力，為通用航空飛行員提供機載端的空中態勢監視能力，為飛行員判斷空中飛行態勢提供了有效手段；為通用航空飛行器擁有者和低空空域管理方提供了一種切實有效的監視手段，為管理者提供了低空飛行態勢數據，為低空空域飛行安全提供了保障，進而促進了我國低空通航的安全及相關產業鏈的發展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是現有技術中一次雷達和二次雷達監視盲區示意圖；
[0036]圖2是八03-8系統的工作原理示意圖；
[0037]圖3是本發明通用航空機載監視系統結構及與外部系統連接示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0039]本發明采用我國自主創新的北斗衛星導航系統和1(^0認可的八03-8技術相結合，采用協作式監視方式，實現低空通用航空器的監視能力。
[0040]我國自行研發的北斗衛星導航系統具備定位、授時、短消息通信三個功能，由于其具備衛星通信能力，因此具備“全國覆蓋(全球覆蓋)”、“實時通信”的特點，并且不需要在地面架設多個地面接收機，僅僅需要一個地面接收機就可以收到全國覆蓋范圍內裝有對應設備的信息。
[0041]圖3是本發明通用航空機載監視系統結構及與外部系統連接示意圖，如圖3所示，所述通用航空機載監視系統包括:氣壓高度測量模塊、定位模塊、八03-8讀寫天線、八03-8接收單元003-8匕)、八03-8發射單元003-8 0110、網絡模塊、天線、北斗天線、北斗處理單元、處理單元、中央處理單元和電池模塊，其中:
[0042]所述氣壓高度測量模塊與所述中央處理單元連接，用于測量通用航空飛行器的氣壓式高度信息，并將得到的氣壓式高度信息發送給所述中央處理單元進行處理；
[0043]在本發明一實施例中，所述氣壓高度測量模塊為氣壓高度表。
[0044]其中，所述中央處理單元所作的處理包括但不限于仙3-8格式信息合成、網絡格式信息的合成、網絡格式信息的發送控制等。
[0045]所述定位模塊與所述中央處理單元連接，用于實時提供通用航空飛行器的定位信息，并將得到的定位信息發送給所述中央處理單元進行處理；
[0046]其中，所述定位信息至少包括位置信息和時間信息。
[0047]在本發明一實施例中，所述定位模塊為⑶3模塊，所述即3模塊與即3衛星通信，以獲得通用航空飛行器的定位信息。
[0048]其中，所述中央處理單元所作的處理包括但不限于仙3-8格式信息合成、網絡格式信息的合成、網絡格式信息的發送控制等。
[0049]所述八03-8接收單元和八03-8發射單元共用所述八03-8讀寫天線，以實現八03-8信息的接收和發送；
[0050]所述八03-8接收單元與所述中央處理單元連接，用于將通過所述八03-8讀寫天線接收到的仙3-8信息發送給中央處理單元進行處理，并為所述機載監視系統提供飛機位置信息輸入；
[0051]其中，所述仙3-8讀寫天線與仙3-8地面接收機進行通信。
[0052]其中，所述中央處理單元所作的處理包括但不限于仙3-8信息的解析、仙3-8格式位置信息的解析等。
[0053]所述仙3-8發射單元與所述中央處理單元連接，用于將所述中央處理單元處理后的定位信息、氣壓高度信息以及通用航空飛行器10信息以八03-8格式廣播出去；
[0054]所述網絡模塊與所述中央處理單元連接，用于將所述中央處理單元處理后的定位信息通過網絡發送給外部設備，比如外部的移動設備；
[0055]在本發明一實施例中，所述網絡模塊為模塊，且所述網絡模塊以扣？協議形式發送數據。
[0056]所述處理單元與中央處理單元和天線連接，用于將從中央處理單元獲取的處理后的定位信息，以的格式通過天線發送到外部設備；
[0057]其中，所述天線與移動通信基站進行通信。
[0058]所述北斗處理單元與所述北斗天線連接，用于利用北斗衛星進行收發通信；
[0059]其中，所述北斗衛星與北斗地面接收機進行通信。
[0060]所述北斗處理單元與中央處理單元連接，用于處理從北斗天線接收到的外部命令信息，并將處理后的命令信息發送給所述中央處理單元，以及將從中央處理單元獲取的處理后的定位信息，以北斗短消息的格式，通過北斗天線發送出去；
[0061]其中，所述處理包括但不限于北斗格式信息的解析、北斗格式信息的合成等。
[0062]所述中央處理單元是整個機載監視系統的核心，用于綜合處理各個模塊需要的定位信息，同時管理整個機載監視系統的運行情況，協調各個模塊有效的工作，保證整個機載監視系統正常運轉；
[0063]所述電池模塊用于為整個機載監視系統提供電源。
[0064]其中，所述電池模塊可以外接5事進行輸入，提供連續12小時工作所需的電量。
[0065]其中，上述與本發明機載監視系統連接的外部設備，比如北斗地面接收機、^08-8地面接收機和移動通信基站均與設置于地面的地面監視服務系統進行通信。
[0066]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種通用航空機載監視系統，其特征在于，該系統包括:氣壓高度測量模塊、定位模塊、北斗天線、北斗處理單元、中央處理單元和電池模塊，其中: 所述氣壓高度測量模塊與所述中央處理單元連接，用于測量通用航空飛行器的氣壓式高度信息，并將得到的氣壓式高度信息發送給所述中央處理單元進行處理； 所述定位模塊與所述中央處理單元連接，用于實時提供通用航空飛行器的定位信息，并將得到的定位信息發送給所述中央處理單元進行處理； 所述北斗處理單元與所述北斗天線連接，用于利用北斗衛星進行收發通信； 所述北斗處理單元與中央處理單元連接，用于處理從北斗天線接收到的外部命令信息，并將處理后的命令信息發送給所述中央處理單元，以及將從中央處理單元獲取的處理后的定位信息，以北斗短消息的格式，通過北斗天線發送出去； 所述中央處理單元用于處理各個模塊需要的定位信息，管理整個機載監視系統的運行情況，協調各個模塊的工作，保證整個機載監視系統正常運轉； 所述電池模塊用于為整個機載監視系統提供電源。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述氣壓高度測量模塊為氣壓高度表。
3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述定位信息至少包括位置信息和時間信息。
4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述定位模塊為GPS模塊，所述GPS模塊與GPS衛星通信，以獲得通用航空飛行器的定位信息。
5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括網絡模塊，所述網絡模塊與所述中央處理單元連接，用于將所述中央處理單元處理后的定位信息通過網絡發送給外部設備。
6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述網絡模塊為Wifi模塊，且所述網絡模塊以TCP協議形式發送數據。
7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括GSM處理單元和GPRS天線，其中，所述GSM處理單元與中央處理單元和GPRS天線連接，用于將從中央處理單元獲取的處理后的定位信息，以GPRS的格式通過GPRS天線發送到外部設備。
8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括ADS-B讀寫天線、ADS-B接收單元、ADS-B發射單元，其中: 所述ADS-B接收單元與所述中央處理單元連接，用于將通過所述ADS-B讀寫天線接收到的ADS-B信息發送給中央處理單元進行處理，并為所述機載監視系統提供飛機位置信息輸入； 所述ADS-B發射單元與所述中央處理單元連接，用于將所述中央處理單元處理后的定位信息、氣壓高度信息以及通用航空飛行器ID信息以ADS-B格式廣播出去。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述ADS-B接收單元和ADS-B發射單元共用所述ADS-B讀寫天線，以實現ADS-B信息的接收和發送。
【文檔編號】G01C23/00GK104501828SQ201410849127
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】王偉, 劉淑芬, 張欣佳, 彭君 申請人:吉林大學