地面监控设备、方法及系统的制作方法
地面监控设备、方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通用航空器导航监控领域，具体涉及一种地面监控设备、方法及系统。
【背景技术】
[0002]通用航空(General Aviat1n)，是指使用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动，包括从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等方面的飞行活动。通用航空的飞行区域为低空空域，由于通用航空中的飞行器与从事公共航空运输的商用飞机不同，其飞行线路、高度都不是固定的，在飞行过程中会随时发生变化，为了保证空中目标的飞行安全、防止空中目标相撞，飞行管制部门需对通用航空中各个航空目标的飞行情况及飞行位置进行监控。
[0003]近年来，随着通用航空的快速发展，通航作业小时数和作业范围持续扩大，国内对通用航空飞行器通信导航监视服务的需求越来越迫切。然而，通用航空飞行器现有通信监视手段为单一的甚高频(VHF)话音方式，没有有效的运行监视手段，与运输航空相比，通航面临着活动目标导航数据匮乏、通信手段单一、地面监视指挥控制困难等问题。为了解决通信手段单一的问题，中国发明专利(申请号:201410536247.5，申请日:2014.10.11)公开了一种带3G功能的便携ADS-B机载系统，其采用两种数据链路完成机载导航信息向地面管制系统的下发，以及地面管制系统提供的飞机服务信息到机载设备的上传，但其仍不具有广泛适应性，利用的数据链路种类较少，如在飞机服务信息上传方面，仅有3G链路可用，此链路不适用于偏远山区，从而未实现地面管制系统到机载设备信息上传的区域全覆盖。通用航空空中管制的发展方向为采用多种数据链路的通航通信监视系统，利用多种数据链路的取长补短和互为备份，完成对通用航空器监视和控制的区域全覆盖。通航通信监视系统一般由机载设备和地面监控设备两大部门组成，该专利(申请号:201410536247.5，申请日:2014.10.11)主要阐述的是机载设备设计方案，并未对地面监控设备做描述。
[0004]中国发明专利(申请号:201410091831.4，申请日:2014.03.13)公开了一种基于多模式数据链路的通信导航监视系统，具体包括机载系统、北斗指挥型终端、ADS-B地面站、地面移动通信MC基站和地面数据处理中心；所述机载系统，主要负责接收来自GPS/北斗卫星网络的导航定位信息，并与北斗指挥型终端、ADS-B地面站、地面移动通信MC基站互联，将通用航空器导航信息下发到地面数据处理中心，同时将导航信息和地面数据处理中心上传的控制信息显示在机载显示终端上。所述地面数据处理中心主要负责多种数据链路的数据接收、数据链路管理、通航数据处理和危险评估。
[0005]该专利(申请号:201410091831.4,申请日:2014.03.13)综合利用多种数据链路方案来解决通用航空器的通信导航监视问题。但其对于地面监控设备，即地面数据处理中心具体如何处理来自多种数据链路的航空器数据只作了简单说明。由于不同链路间的协议有较大差异，数据格式、数据内容、数据更新率和数据延时也有较大差异，因此，如何打破各型数据链间、数据链和信息系统间的壁皇，使各类型数据链协同高效地工作，地面监控设备如何进行不同链路数据的处理将航空器位置信息稳定输出和航空器状态信息实时输出成为一个亟需解决的问题，这关系到航空器数据安全可靠稳定地输出从而实现空中管制监控。
[0006]另外，该专利(申请号:201410091831.4，申请日:2014.03.13)地面数据处理中心处理后的数据是直接输出给用户，没有根据不同用户(如管制中心、通航机场、安全监管部门、通航公司等)的不同权限和定制需求，为不同用户提供有差异性的数据分发服务。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，本发明实施例提供一种地面监控设备、方法及系统，实现对不同链路数据的接收和处理，将通用航空器位置信息、识别信息和状态信息稳定的、实时的输出到用户终端，确保通用航空器监视与控制的区域全覆盖。
[0008]本发明进一步的目的在于提供一种地面监控设备、方法及系统，实现根据不同用户的不同权限和定制需求，为不同用户提供有差异性的数据分发服务。
[0009]为了实现发明目的，本发明采用的具体技术方案为:
一种地面监控设备，包括:
多链路数据接收模块，用于接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息，其中所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路；
多链路数据切换模块，用于根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息；
数据发送模块，用于将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器信息发送给用户。
[0010]优选的，所述优先级顺序由高到低依次为:ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路。
[0011]优选的，所述多链路数据切换模块根据具体包括:
关联模块，用于接收所述多链路数据接收模块输出的通用航空器信息后，利用通用航空器唯一标识码，与预先存储的通用航空器进行关联操作；
数据处理模块，用于当关联失败时将接收到的该通用航空器信息直接存储，当关联成功时判定该通用航空器三条通信链路的通信状态:
如果ADS-B通信链路通信状态为有效，则不切换链路，保持对ADS-B通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新；
如果ADS-B通信链路通信状态为失效，但移动通信链路通信状态为有效，则将链路切换到移动通信链路，执行对移动通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新；
如果ADS-B通信链路和移动通信链路状态都为失效，但北斗通信链路通信状态为有效，则将链路切换到北斗链路，执行对北斗链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新。
[0012]优选的，所述多链路数据切换模块中的数据处理模块还用于无论当前切换到的是哪种通信链路，均对由三种数据链路接收到的通用航空器信息中的标识信息、状态信息、短信信息进行融合，以确保通用航空器重要状态信息和机载终端输入短信息实时输出到用户终端。
[0013]优选的，该设备还包括数据解析校验模块，用于对所述多链路数据接收模块输出的ADS-B报文、移动通信报文和北斗报文数据进行解析和完好性校验，如果解析过程中发现报文内容缺失则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源，所述发送来源包括航空器地址码和发送数据的通信链路。
[0014]优选的，所述数据发送模块包括:
数据查询提取模块，用于根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述多链路数据切换模块处理后的通用航空器的不同信息数据；
数据分发模块，用于将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
[0015]本发明实施例还提供一种地面监控方法，包括如下步骤:
接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息；其中，所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路；
根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息；
将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户。
[0016]优选的，所述将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户的步骤具体包括如下子步骤:
根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述通用航空器的不同信息数据；
将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
[0017]本发明实施例还提供一种地面监控系统，包括机载设备，所述机载设备与ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别通过ADS-B通信链路、北斗通信链路和 移动通信链路进行通信，还包括如上述实施例的地面监控设备，所述地面监控设备与所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站通过通信专用网络进行通信。
[0018]本发明实施例还提供一种地面监控方法，包括如下步骤:
机载设备下发通用航空器信息到ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站；地面监控设备接收通过所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站得到的通用航空器信息，根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，之后将所述通用航空器信息发送给用户。
[0019]本发明与现有技术相比，其具有如下技术优点:本发明所述地面监控设备、方法、系统同时接收和处理ADS-B链路、北斗通信链路和移动通信链路数据，通过对三种链路信息类型、使用范围、传输延时、更新率和抗干扰性能等方面的分析，确定了一种通信链路自动切换优先级顺序，利用此优先级顺序切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器定位信息，再将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器定位信息发送给用户，这样可以保证地面监控设备与通用航空器的通信始终处于最佳通信链路，从而保证将航空器定位信息稳定输出，从而实现空中管制监控所需导航数据的可靠稳定获取。进一步的，本发明在进行多链路切换的同时，还将三种通信链路下发的航空器识别信息、状态信息、短信息进行融合，从而保证通用航空器状态信息实时输出，从而实现空中管制监控对通用航空器的实时监控。进一步的，本发明的地面监控设备完成航空器信息处理后，按照用户的不同权限和定制需求完成到各个用户终端的数据分发，以实现差异化信息共享服务。
[0020]【附图说明】:
图1是本发明实施例1所示的地面监控设备电路框图；
图2是本发明另一实施例所示的地面监控设备电路框图；
图3是本发明又一实施例所示的地面监控设备电路框图；
图4是本发明实施例3所示的地面监控方法流程图；
图5是本发明实施例4所示的地面监控方法流程图；
图6是本发明实施例5所示的地面监控系统示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0022]本发明提出的通用航空地面监控设备作为多链路通航通信监视系统重要组成之一，与机载设备利用三种通信链路，包括ADS-B通信链路、北斗通信链路、移动通信链路，进行通用航空器导航信息和地面控制命令交互。
[0023]实施例1
如图1所示为本发明实施例1提供的一种地面监控设备，包括多链路数据接收模块101、多链路数据切换模块102和数据发送模块103。
[0024]所述多链路数据接收模块101用于接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息，其中所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路。所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站与所述多链路数据接收模块101通过专用通信网络进行通信。
[0025]所述多链路数据切换模块102用于根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息。
[0026]所述数据发送模块103，用于将所述多链路数据切换模块102输出的所述通用航空器信息发送给用户。
[0027]目前的多链路通航通信监视系统将通用航空器导航信息、状态信息和短信息通过三种通信链路，包括ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路，下发到地面监控设备。因为不同链路间的协议有较大差异，数据格式、数据内容、数据更新率和数据延时也有较大差异。本发明的地面监控设备采用多链路自动切换输出航空器轨迹和航空器状态信息以确保数据处理方式的低复杂度，同时保证航空器位置信息的稳定输出和航空器状态信息实时输出。
[0028]基于该切换机制，本发明地面监控设备监测并选择出最佳通信信道后，将来自该最佳通信信道的航空器导航信息设置为优先级最高，并对相应的航空器位置信息进行处理和输出。同时，当使用的通信链路信道质量恶化而不能提供最佳数据传输时，地面监控设备自动切换到当前最佳通信信道，以保证地面监控设备对航空器导航位置信息的稳定输出。
[0029]具体的，所述预定优先级顺序由高到低依次为:ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路。发明人对三种数据链路的优势和不足进行研宄发现。ADS-B通信链路通信具有数据更新快，通信延时小的特点，是航空器导航信息可靠传输的重要链路，但存在数据格式扩展性不强的缺点，不能使用该链路实现飞行员自定义短信的下发。此外，在市区低空飞行环境下，由于存在非视距阻挡，移动通信链路的可靠性将明显优于基于视距传播的ADS-B通信链路和基于卫星接收的北斗通信链路，但对于移动通信链路而言，基站对空信号覆盖不均以及传输时延则是该链路的最大不足。在ADS-B设备和移动通信信号无法覆盖的偏远地区，北斗通信链路发挥的作用更为显著，但北斗通信链路受到的数据传输更新率的限制，发射频率远低于ADS-B通信链路和移动通信链路。
[0030]基于不同链路的物理特性、更新率的考虑，本发明中将三种通信链路设定的默认优先级由高到低为:ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路。无论地面监控设备同时收到来自几种链路下发的航空器数据，将最佳通信信道选为当前优先级最高的数据链路，保证航空器位置信息的稳定输出。
[0031]下面对所述多链路数据切换模块102作出具体说明。所述多链路数据切换模块102包括关联模块和数据处理模块(图未示)。所述关联模块用于接收所述多链路数据接收模块输出的通用航空器信息后，利用通用航空器唯一标识码，与预先存储的通用航空器进行关联操作；所述数据处理模块用于当关联失败时将接收到的该通用航空器信息直接存储，当关联成功时判定该通用航空器三条通信链路的通信状态，具体为:
如果ADS-B通信链路通信状态为有效，则不切换链路，保持对ADS-B通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新；
如果ADS-B通信链路通信状态为失效，但移动通信链路通信状态为有效，则将链路切换到移动通信链路，执行对移动通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新；
如果ADS-B通信链路和移动通信链路状态都为失效，但北斗通信链路通信状态为有效，则将链路切换到北斗链路，执行对北斗链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新。
[0032]其中，所述数据处理模块包括通信状态判定子模块(图未示)，用于实时统计三种通信链路的通信更新率，若某种通信链路的通信更新率与预定更新率之差大于门限值T(理论值)，则判定该通信链路通信失效。
[0033]具体的，多数据链路自动切换和融合流程为:地面监控设备中设置一个通用航空器信息库(DB)用于保存监测到的通用航空器信息，如位置信息、标识信息、状态信息、飞行员手动输入信息等。地面监控设备接收到一个新航空器报文后，利用通用航空器唯一标识码(24位目标地址码，AA码)，与信息库DB已存储的通用航空器进行关联，找到该通用航空器历史信息。若与DB关联失败，说明地面监控设备第一次接收到该航空器信息，则直接存入DB中。若与DB关联成功，首先判定该航空器三条链路通信状态。如果ADS-B链路通信状态为有效，则不切换链路，保持对ADS-B链路下发航空器位置信息的处理和更新。如果ADS-B链路通信状态为失效，但移动通信链路通信状态为有效，则将链路切换到移动通信链路，执行对移动通信链路下发航空器位置信息的处理和更新。如果ADS-B链路和移动通信链路状态都为失效，且北斗链路通信状态为有效，则将链路切换到北斗链路，执行对北斗链路下发航空器位置信息的处理和更新。其中，对链路通信状态判定依据是:实时统计航空器的三种链路通信更新率并存于DB中，若探测到某种链路通信更新率与理论更新率之差大于门限值 T，则判定该链路通信失效。
[0034]在一个优选实施方案中，所述多链路数据切换模块102中的数据处理模块还用于无论当前切换到的是哪种通信链路，均对三条通信链路(即ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路)接收到的通用航空器信息中的标识信息、状态信息、短信信息进行融合再输出，以保证航空器重要状态变更的实时输出。通信链路自动切换机制是为了保证航空器位置信息的稳定输出，然而不同链路通信下发的航空器信息也不相同，如机载设备输入的飞行员自定义短信只能通过移动通信链路和北斗链路下发，另外，航空器的标识信息和状态信息也会通过三种链路的任意一种进行更新。所以，在进行链路切换的同时，还需要将三条通信链路下发的航空器标识信息、状态信息、短信信息进行融合。最终，地面监控设备在多链路自动切换机制下将处理后的航空器位置信息和融合后的状态信息发送给飞行器冲突告警模块，实现通用航空器的状态分析和冲突检测，保证飞行安全。
[0035]在又一优选实施方案中，参看图2，该设备还包括数据解析校验模块104，用于对所述多链路数据接收模块输出的ADS-B报文、移动通信报文和北斗报文数据进行解析和完好性校验，如果解析过程中发现报文内容存在必要信息缺失，则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源，所述发送来源包括航空器地址码和发送数据的通信链路。这样可保证接收数据的完整性，进一步保证航空器信息的稳定输出。
[0036]在又一优选实施方案中，参看图2，该地面监控设备还包括飞行器冲突告警模块105，用于根据所述多链路数据切换模块102处理输出的航空器位置信息和状态信息完成航空器的状态分析和冲突检测，若判定航空器存在冲突预警，则将冲突告警信息发送给所述数据发送模块103 ;所述数据发送模块103将冲突告警信息与航空器位置信息、标识信息、状态信息一起发送给用户。
[0037]在又一优选实施方案中，参看图3，该地面监控设备还包括地面控制命令处理模块106和命令上传链路选择模块107，所述地面控制命令处理模块106用于实时监听接收来自用户终端的地面控制命令，对所述地面控制命令进行解析处理，和/或，对所述地面控制命令进行本地备份；所述命令上传链路选择模块107用于根据所述ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路的链路状态和所述地面控制命令类型，选择最佳通信链路将所述地面控制命令处理模块106处理后的地面控制命令发送给通用航空器的机载设备，保证地面对空中的飞行器的有效控制命令传输，便于对飞行进行监控导航控制。
[0038]地面监控设备对用户终端发送的地面控制命令进行实时监听，对收到的地面控制命令进行处理，并对地面控制命令进行本地备份，根据三条通信链路状态和控制命令具体类型，选择最佳通信链路发送给航空器的机载设备。
[0039]实施例2:
本实施例与实施例1的区别仅在于所述数据发送模块包括数据查询提取模块和数据分发模块(图未示)。所述数据查询提取模块，用于根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述多链路数据切换模块处理后的通用航空器的不同信息数据；所述数据分发模块，用于将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
[0040]地面监控设备完成航空器信息处理后，需要按照用户的不同权限和定制需求完成到各个用户终端的数据分发，以实现差异化信息共享。地面监控设备采用面向用户的信息过滤提取和分发技术，以一种统一和通用的方式和用户进行交互，最终构建一个能够为用户提供差异性服务的信息平台。
[0041]具体的，所述数据发送模块中具有用户注册中心，用于存储用户ID、权限和需求等信息。通过对用户ID的查找，获取指定用户的具体权限和需求，完成针对该用户的航空器信息过滤。具体的，用户注册中心以文件形式存在，为了提高用户查找的效率，地面监控设备初始化时将用户注册中心映射到内存中，以结构体形式存放。查找时利用用户ID即可指向对应结构体内存地址，快速获取用户的具体权限和需求，加快完成航空器的信息过滤。根据不同用户(如管制中心、通航机场、安全监管部门、通航公司等)的不同权限和定制需求，为不同用户提供有差异性的数据分发服务。
[0042]地面监控设备通过通信网络将航空器综合监视信息并行发送给多个用户，支持的并发用户数大于400。由于用户的权限和定制需求有差异性，所以地面监控设备基于一种面向用户的通航信息过滤分发方式送往显示控制席位，最终构建一个能够为用户提供差异性服务的信息平台。
[0043]实施例3:
图4所示为本发明实施例3提供的一种地面监控方法，该方法以图1所示的地面监控设备为载体执行，包括如下步骤:
S101、接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息；其中，所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路。
[0044]S102、根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息。
[0045]S103、将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户。
[0046]该方法实施例与实施例1对应，具体可参看实施例1中的相关描述，此处不再详述。
[0047]本发明对不同链路数据进行处理，根据ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，再将所述通用航空器信息发送给用户，这样可以始终使地面监控设备与机载设备的通信处于最佳通信链路，从而保证将航空器信息(如位置信息、状态信息)稳定输出，从而实现空中管制监控所需数据的可靠稳定获取。
[0048]实施例4:
参看图5，本实施例包括实施例3的内容，其与实施例3的区别仅在于:所述将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户的步骤(步骤S103)具体包括如下子步骤:
S1031、根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述通用航空器的不同信息数据。
[0049]S1032、将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
[0050]地面监控设备完成航空器信息处理后，需要按照用户的不同权限和定制需求完成到各个用户终端的数据分发，以实现差异化信息共享。本实施例中地面监控设备采用面向用户的信息过滤提取和分发技术，以一种统一和通用的方式和用户进行交互，最终构建一个能够为用户提供差异性服务的信息平台。本方法实施例与实施例2对应，具体可参看实施例2中的描述，此处不再详述。
[0051]实施例5:
图6所示为本发明实施例5提供的一种地面监控系统，包括机载设备，所述机载设备与ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别通过ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路进行通信，还包括如上述实施例1或2的地面监控设备，所述地面监控设备与所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站通过通信专用网络进行通信数据传输。关于该地面监控设备可参考前述实施例中的相关描述，此处不再详述。
[0052]机载设备通过多数据链路将机载定位信息发送至各类地空通信地面基站，包括ADS-B接收设备、北斗地面接收设备、地面移动基站。地面监控设备与以上三种地面地站进行通信，实现对ADS-B报文、移动报文和北斗报文的实时接收，并负责三种数据报文的解析和完好性校验。如果解析过程中发现报文内容存在必要信息缺失，则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源(包括航空器地址码和发送链路)。对解析后的航空器信息进行分析，结合地面监控设备记录的该航空器历史信息，根据多链路自动切换机制，确定一条最佳通信链路实现航空器导航位置信息的稳定输出。同时，对三条链路下发的航空器标识信息、状态信息和短信息进行收集和融合，以保证航空器状态信息的实时输出。另外利用处理后的航空器位置信息和状态信息完成航空器的状态分析和冲突检测，若判定航空器存在冲突预警，则将冲突告警与航空器位置信息、标识信息、状态信息一起发送给用户终端。
[0053]实施例6:
本发明实施例6提供一种地面监控方法，该方法利用实施例5中的地面监控系统进行 航空器监控，结合参看图6，该方法包括如下步骤:
机载设备下发通用航空器信息到ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站。
[0054]地面监控设备接收通过所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站得到的通用航空器信息，根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，之后将所述通用航空器信息发送给用户。关于该地面监控设备可参考前述实施例中的相关描述，此处不再详述。
[0055]机载设备通过多数据链路将机载定位信息发送至各类地空通信地面基站，包括ADS-B接收设备、北斗地面接收设备、地面移动基站。地面监控设备与以上三种地面地站进行通信，实现对ADS-B报文、移动报文和北斗报文的实时接收，并负责三种数据报文的解析和完好性校验。如果解析过程中发现报文内容存在必要信息缺失，则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源(包括航空器地址码和发送链路)。对解析后的航空器信息进行分析，结合地面监控设备记录的该航空器历史信息，根据多链路自动切换机制，确定一条最佳通信链路实现航空器导航位置信息的稳定输出。同时，对三条链路下发的航空器标识信息、状态信息和短信息进行收集和融合，以保证航空器状态信息的实时输出。另外利用处理后的航空器位置信息和状态信息完成航空器的状态分析和冲突检测，若判定航空器存在冲突预警，则将冲突告警与航空器位置信息、标识信息、状态信息一起发送给用户终端。
[0056]本发明对不同链路数据进行处理，根据ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，再将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器信息发送给用户，这样可以始终使该地面监控设备处于最佳通信链路，从而保证将航空器信息(如位置信息、状态信息)稳定输出，从而实现空中管制监控所需数据的可靠稳定获取。
另外地面监控设备完成航空器信息处理后，按照用户的不同权限和定制需求完成到各个用户终端的数据分发，以实现差异化信息共享。地面监控设备采用面向用户的信息过滤提取和分发技术，以一种统一和通用的方式和用户进行交互，最终构建一个能够为用户提供差异性服务的信息平台。
[0057]上面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。
【主权项】
1.一种地面监控设备，其特征在于，包括: 多链路数据接收模块，用于接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息，其中所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路； 多链路数据切换模块，用于根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息； 数据发送模块，用于将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器信息发送给用户。
2.根据权利要求1所述的地面监控设备，其特征在于，所述预定优先级顺序由高到低依次为:ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路。
3.根据权利要求2所述的地面监控设备，其特征在于，所述多链路数据切换模块根据具体包括: 关联模块，用于接收所述多链路数据接收模块输出的通用航空器信息后，利用通用航空器唯一标识码，与预先存储的通用航空器进行关联操作； 数据处理模块，用于当关联失败时将接收到的该通用航空器信息直接存储，当关联成功时判定该通用航空器三条通信链路的通信状态: 如果ADS-B通信链路通信状态为有效，则不切换链路，保持对ADS-B通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新； 如果ADS-B通信链路通信状态为失效，但移动通信链路通信状态为有效，则将链路切换到移动通信链路，执行对移动通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新； 如果ADS-B通信链路和移动通信链路状态都为失效，但北斗通信链路通信状态为有效，则将链路切换到北斗链路，执行对北斗链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新。
4.根据权利要求3所述的地面监控设备，其特征在于，所述多链路数据切换模块中的数据处理模块还用于无论当前切换到的是哪种通信链路，均对三种链路接收到的通用航空器信息中的标识信息、状态信息、短信信息进行融合再输出。
5.根据权利要求3所述的地面监控设备，其特征在于，还包括数据解析校验模块，用于对所述多链路数据接收模块输出的ADS-B报文、移动通信报文和北斗报文数据进行解析和完好性校验，如果解析过程中发现报文内容存在必要信息缺失，则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源，所述发送来源包括航空器地址码和发送数据的通信链路。
6.根据权利要求1-5任一项所述的地面监控设备，其特征在于，所述数据发送模块包括: 数据查询提取模块，用于根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述多链路数据切换模块处理后的通用航空器的不同信息数据； 数据分发模块，用于将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
7.一种地面监控方法，其特征在于，包括如下步骤: 接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息；其中，所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路； 根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息； 将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户。
8.根据权利要求7所述的地面监控方法，其特征在于，所述将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户的步骤具体包括如下子步骤: 根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述通用航空器的不同信息数据； 将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
9.一种地面监控系统，包括机载设备，所述机载设备与ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别通过ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路通信，其特征在于，还包括如权利要求1-6任一项所述的地面监控设备，所述地面监控设备与所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站通过通信专用网络进行通信数据传输。
10.一种地面监控方法，其特征在于，该方法利用权利要求9所述的地面监控系统进行航空器监控，包括如下步骤: 机载设备通过ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路下发通用航空器信息到ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站； 地面监控设备接收通过所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站得到的通用航空器信息，根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，之后将所述通用航空器信息发送给用户。
【专利摘要】本发明公开了一种地面监控设备、方法及系统，设备包括：多链路数据接收模块，用于接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息，其中所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与所述机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路；多链路数据切换模块，用于根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的预定优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息；数据发送模块，用于将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器信息发送给用户。本发明可以始终使该地面监控设备处于最佳通信链路，从而保证将航空器信息的可靠稳定输出。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104865939
【申请号】CN201510195027
【发明人】李恒, 刘卫东, 何东林, 张益 , 赵泽西
【申请人】中国民用航空总局第二研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月22日
【技术领域】
[0001]本发明涉及通用航空器导航监控领域，具体涉及一种地面监控设备、方法及系统。
【背景技术】
[0002]通用航空(General Aviat1n)，是指使用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动，包括从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等方面的飞行活动。通用航空的飞行区域为低空空域，由于通用航空中的飞行器与从事公共航空运输的商用飞机不同，其飞行线路、高度都不是固定的，在飞行过程中会随时发生变化，为了保证空中目标的飞行安全、防止空中目标相撞，飞行管制部门需对通用航空中各个航空目标的飞行情况及飞行位置进行监控。
[0003]近年来，随着通用航空的快速发展，通航作业小时数和作业范围持续扩大，国内对通用航空飞行器通信导航监视服务的需求越来越迫切。然而，通用航空飞行器现有通信监视手段为单一的甚高频(VHF)话音方式，没有有效的运行监视手段，与运输航空相比，通航面临着活动目标导航数据匮乏、通信手段单一、地面监视指挥控制困难等问题。为了解决通信手段单一的问题，中国发明专利(申请号:201410536247.5，申请日:2014.10.11)公开了一种带3G功能的便携ADS-B机载系统，其采用两种数据链路完成机载导航信息向地面管制系统的下发，以及地面管制系统提供的飞机服务信息到机载设备的上传，但其仍不具有广泛适应性，利用的数据链路种类较少，如在飞机服务信息上传方面，仅有3G链路可用，此链路不适用于偏远山区，从而未实现地面管制系统到机载设备信息上传的区域全覆盖。通用航空空中管制的发展方向为采用多种数据链路的通航通信监视系统，利用多种数据链路的取长补短和互为备份，完成对通用航空器监视和控制的区域全覆盖。通航通信监视系统一般由机载设备和地面监控设备两大部门组成，该专利(申请号:201410536247.5，申请日:2014.10.11)主要阐述的是机载设备设计方案，并未对地面监控设备做描述。
[0004]中国发明专利(申请号:201410091831.4，申请日:2014.03.13)公开了一种基于多模式数据链路的通信导航监视系统，具体包括机载系统、北斗指挥型终端、ADS-B地面站、地面移动通信MC基站和地面数据处理中心；所述机载系统，主要负责接收来自GPS/北斗卫星网络的导航定位信息，并与北斗指挥型终端、ADS-B地面站、地面移动通信MC基站互联，将通用航空器导航信息下发到地面数据处理中心，同时将导航信息和地面数据处理中心上传的控制信息显示在机载显示终端上。所述地面数据处理中心主要负责多种数据链路的数据接收、数据链路管理、通航数据处理和危险评估。
[0005]该专利(申请号:201410091831.4,申请日:2014.03.13)综合利用多种数据链路方案来解决通用航空器的通信导航监视问题。但其对于地面监控设备，即地面数据处理中心具体如何处理来自多种数据链路的航空器数据只作了简单说明。由于不同链路间的协议有较大差异，数据格式、数据内容、数据更新率和数据延时也有较大差异，因此，如何打破各型数据链间、数据链和信息系统间的壁皇，使各类型数据链协同高效地工作，地面监控设备如何进行不同链路数据的处理将航空器位置信息稳定输出和航空器状态信息实时输出成为一个亟需解决的问题，这关系到航空器数据安全可靠稳定地输出从而实现空中管制监控。
[0006]另外，该专利(申请号:201410091831.4，申请日:2014.03.13)地面数据处理中心处理后的数据是直接输出给用户，没有根据不同用户(如管制中心、通航机场、安全监管部门、通航公司等)的不同权限和定制需求，为不同用户提供有差异性的数据分发服务。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，本发明实施例提供一种地面监控设备、方法及系统，实现对不同链路数据的接收和处理，将通用航空器位置信息、识别信息和状态信息稳定的、实时的输出到用户终端，确保通用航空器监视与控制的区域全覆盖。
[0008]本发明进一步的目的在于提供一种地面监控设备、方法及系统，实现根据不同用户的不同权限和定制需求，为不同用户提供有差异性的数据分发服务。
[0009]为了实现发明目的，本发明采用的具体技术方案为:
一种地面监控设备，包括:
多链路数据接收模块，用于接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息，其中所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路；
多链路数据切换模块，用于根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息；
数据发送模块，用于将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器信息发送给用户。
[0010]优选的，所述优先级顺序由高到低依次为:ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路。
[0011]优选的，所述多链路数据切换模块根据具体包括:
关联模块，用于接收所述多链路数据接收模块输出的通用航空器信息后，利用通用航空器唯一标识码，与预先存储的通用航空器进行关联操作；
数据处理模块，用于当关联失败时将接收到的该通用航空器信息直接存储，当关联成功时判定该通用航空器三条通信链路的通信状态:
如果ADS-B通信链路通信状态为有效，则不切换链路，保持对ADS-B通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新；
如果ADS-B通信链路通信状态为失效，但移动通信链路通信状态为有效，则将链路切换到移动通信链路，执行对移动通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新；
如果ADS-B通信链路和移动通信链路状态都为失效，但北斗通信链路通信状态为有效，则将链路切换到北斗链路，执行对北斗链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新。
[0012]优选的，所述多链路数据切换模块中的数据处理模块还用于无论当前切换到的是哪种通信链路，均对由三种数据链路接收到的通用航空器信息中的标识信息、状态信息、短信信息进行融合，以确保通用航空器重要状态信息和机载终端输入短信息实时输出到用户终端。
[0013]优选的，该设备还包括数据解析校验模块，用于对所述多链路数据接收模块输出的ADS-B报文、移动通信报文和北斗报文数据进行解析和完好性校验，如果解析过程中发现报文内容缺失则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源，所述发送来源包括航空器地址码和发送数据的通信链路。
[0014]优选的，所述数据发送模块包括:
数据查询提取模块，用于根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述多链路数据切换模块处理后的通用航空器的不同信息数据；
数据分发模块，用于将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
[0015]本发明实施例还提供一种地面监控方法，包括如下步骤:
接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息；其中，所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路；
根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息；
将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户。
[0016]优选的，所述将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户的步骤具体包括如下子步骤:
根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述通用航空器的不同信息数据；
将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
[0017]本发明实施例还提供一种地面监控系统，包括机载设备，所述机载设备与ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别通过ADS-B通信链路、北斗通信链路和 移动通信链路进行通信，还包括如上述实施例的地面监控设备，所述地面监控设备与所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站通过通信专用网络进行通信。
[0018]本发明实施例还提供一种地面监控方法，包括如下步骤:
机载设备下发通用航空器信息到ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站；地面监控设备接收通过所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站得到的通用航空器信息，根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，之后将所述通用航空器信息发送给用户。
[0019]本发明与现有技术相比，其具有如下技术优点:本发明所述地面监控设备、方法、系统同时接收和处理ADS-B链路、北斗通信链路和移动通信链路数据，通过对三种链路信息类型、使用范围、传输延时、更新率和抗干扰性能等方面的分析，确定了一种通信链路自动切换优先级顺序，利用此优先级顺序切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器定位信息，再将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器定位信息发送给用户，这样可以保证地面监控设备与通用航空器的通信始终处于最佳通信链路，从而保证将航空器定位信息稳定输出，从而实现空中管制监控所需导航数据的可靠稳定获取。进一步的，本发明在进行多链路切换的同时，还将三种通信链路下发的航空器识别信息、状态信息、短信息进行融合，从而保证通用航空器状态信息实时输出，从而实现空中管制监控对通用航空器的实时监控。进一步的，本发明的地面监控设备完成航空器信息处理后，按照用户的不同权限和定制需求完成到各个用户终端的数据分发，以实现差异化信息共享服务。
[0020]【附图说明】:
图1是本发明实施例1所示的地面监控设备电路框图；
图2是本发明另一实施例所示的地面监控设备电路框图；
图3是本发明又一实施例所示的地面监控设备电路框图；
图4是本发明实施例3所示的地面监控方法流程图；
图5是本发明实施例4所示的地面监控方法流程图；
图6是本发明实施例5所示的地面监控系统示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0022]本发明提出的通用航空地面监控设备作为多链路通航通信监视系统重要组成之一，与机载设备利用三种通信链路，包括ADS-B通信链路、北斗通信链路、移动通信链路，进行通用航空器导航信息和地面控制命令交互。
[0023]实施例1
如图1所示为本发明实施例1提供的一种地面监控设备，包括多链路数据接收模块101、多链路数据切换模块102和数据发送模块103。
[0024]所述多链路数据接收模块101用于接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息，其中所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路。所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站与所述多链路数据接收模块101通过专用通信网络进行通信。
[0025]所述多链路数据切换模块102用于根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息。
[0026]所述数据发送模块103，用于将所述多链路数据切换模块102输出的所述通用航空器信息发送给用户。
[0027]目前的多链路通航通信监视系统将通用航空器导航信息、状态信息和短信息通过三种通信链路，包括ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路，下发到地面监控设备。因为不同链路间的协议有较大差异，数据格式、数据内容、数据更新率和数据延时也有较大差异。本发明的地面监控设备采用多链路自动切换输出航空器轨迹和航空器状态信息以确保数据处理方式的低复杂度，同时保证航空器位置信息的稳定输出和航空器状态信息实时输出。
[0028]基于该切换机制，本发明地面监控设备监测并选择出最佳通信信道后，将来自该最佳通信信道的航空器导航信息设置为优先级最高，并对相应的航空器位置信息进行处理和输出。同时，当使用的通信链路信道质量恶化而不能提供最佳数据传输时，地面监控设备自动切换到当前最佳通信信道，以保证地面监控设备对航空器导航位置信息的稳定输出。
[0029]具体的，所述预定优先级顺序由高到低依次为:ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路。发明人对三种数据链路的优势和不足进行研宄发现。ADS-B通信链路通信具有数据更新快，通信延时小的特点，是航空器导航信息可靠传输的重要链路，但存在数据格式扩展性不强的缺点，不能使用该链路实现飞行员自定义短信的下发。此外，在市区低空飞行环境下，由于存在非视距阻挡，移动通信链路的可靠性将明显优于基于视距传播的ADS-B通信链路和基于卫星接收的北斗通信链路，但对于移动通信链路而言，基站对空信号覆盖不均以及传输时延则是该链路的最大不足。在ADS-B设备和移动通信信号无法覆盖的偏远地区，北斗通信链路发挥的作用更为显著，但北斗通信链路受到的数据传输更新率的限制，发射频率远低于ADS-B通信链路和移动通信链路。
[0030]基于不同链路的物理特性、更新率的考虑，本发明中将三种通信链路设定的默认优先级由高到低为:ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路。无论地面监控设备同时收到来自几种链路下发的航空器数据，将最佳通信信道选为当前优先级最高的数据链路，保证航空器位置信息的稳定输出。
[0031]下面对所述多链路数据切换模块102作出具体说明。所述多链路数据切换模块102包括关联模块和数据处理模块(图未示)。所述关联模块用于接收所述多链路数据接收模块输出的通用航空器信息后，利用通用航空器唯一标识码，与预先存储的通用航空器进行关联操作；所述数据处理模块用于当关联失败时将接收到的该通用航空器信息直接存储，当关联成功时判定该通用航空器三条通信链路的通信状态，具体为:
如果ADS-B通信链路通信状态为有效，则不切换链路，保持对ADS-B通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新；
如果ADS-B通信链路通信状态为失效，但移动通信链路通信状态为有效，则将链路切换到移动通信链路，执行对移动通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新；
如果ADS-B通信链路和移动通信链路状态都为失效，但北斗通信链路通信状态为有效，则将链路切换到北斗链路，执行对北斗链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新。
[0032]其中，所述数据处理模块包括通信状态判定子模块(图未示)，用于实时统计三种通信链路的通信更新率，若某种通信链路的通信更新率与预定更新率之差大于门限值T(理论值)，则判定该通信链路通信失效。
[0033]具体的，多数据链路自动切换和融合流程为:地面监控设备中设置一个通用航空器信息库(DB)用于保存监测到的通用航空器信息，如位置信息、标识信息、状态信息、飞行员手动输入信息等。地面监控设备接收到一个新航空器报文后，利用通用航空器唯一标识码(24位目标地址码，AA码)，与信息库DB已存储的通用航空器进行关联，找到该通用航空器历史信息。若与DB关联失败，说明地面监控设备第一次接收到该航空器信息，则直接存入DB中。若与DB关联成功，首先判定该航空器三条链路通信状态。如果ADS-B链路通信状态为有效，则不切换链路，保持对ADS-B链路下发航空器位置信息的处理和更新。如果ADS-B链路通信状态为失效，但移动通信链路通信状态为有效，则将链路切换到移动通信链路，执行对移动通信链路下发航空器位置信息的处理和更新。如果ADS-B链路和移动通信链路状态都为失效，且北斗链路通信状态为有效，则将链路切换到北斗链路，执行对北斗链路下发航空器位置信息的处理和更新。其中，对链路通信状态判定依据是:实时统计航空器的三种链路通信更新率并存于DB中，若探测到某种链路通信更新率与理论更新率之差大于门限值 T，则判定该链路通信失效。
[0034]在一个优选实施方案中，所述多链路数据切换模块102中的数据处理模块还用于无论当前切换到的是哪种通信链路，均对三条通信链路(即ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路)接收到的通用航空器信息中的标识信息、状态信息、短信信息进行融合再输出，以保证航空器重要状态变更的实时输出。通信链路自动切换机制是为了保证航空器位置信息的稳定输出，然而不同链路通信下发的航空器信息也不相同，如机载设备输入的飞行员自定义短信只能通过移动通信链路和北斗链路下发，另外，航空器的标识信息和状态信息也会通过三种链路的任意一种进行更新。所以，在进行链路切换的同时，还需要将三条通信链路下发的航空器标识信息、状态信息、短信信息进行融合。最终，地面监控设备在多链路自动切换机制下将处理后的航空器位置信息和融合后的状态信息发送给飞行器冲突告警模块，实现通用航空器的状态分析和冲突检测，保证飞行安全。
[0035]在又一优选实施方案中，参看图2，该设备还包括数据解析校验模块104，用于对所述多链路数据接收模块输出的ADS-B报文、移动通信报文和北斗报文数据进行解析和完好性校验，如果解析过程中发现报文内容存在必要信息缺失，则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源，所述发送来源包括航空器地址码和发送数据的通信链路。这样可保证接收数据的完整性，进一步保证航空器信息的稳定输出。
[0036]在又一优选实施方案中，参看图2，该地面监控设备还包括飞行器冲突告警模块105，用于根据所述多链路数据切换模块102处理输出的航空器位置信息和状态信息完成航空器的状态分析和冲突检测，若判定航空器存在冲突预警，则将冲突告警信息发送给所述数据发送模块103 ;所述数据发送模块103将冲突告警信息与航空器位置信息、标识信息、状态信息一起发送给用户。
[0037]在又一优选实施方案中，参看图3，该地面监控设备还包括地面控制命令处理模块106和命令上传链路选择模块107，所述地面控制命令处理模块106用于实时监听接收来自用户终端的地面控制命令，对所述地面控制命令进行解析处理，和/或，对所述地面控制命令进行本地备份；所述命令上传链路选择模块107用于根据所述ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路的链路状态和所述地面控制命令类型，选择最佳通信链路将所述地面控制命令处理模块106处理后的地面控制命令发送给通用航空器的机载设备，保证地面对空中的飞行器的有效控制命令传输，便于对飞行进行监控导航控制。
[0038]地面监控设备对用户终端发送的地面控制命令进行实时监听，对收到的地面控制命令进行处理，并对地面控制命令进行本地备份，根据三条通信链路状态和控制命令具体类型，选择最佳通信链路发送给航空器的机载设备。
[0039]实施例2:
本实施例与实施例1的区别仅在于所述数据发送模块包括数据查询提取模块和数据分发模块(图未示)。所述数据查询提取模块，用于根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述多链路数据切换模块处理后的通用航空器的不同信息数据；所述数据分发模块，用于将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
[0040]地面监控设备完成航空器信息处理后，需要按照用户的不同权限和定制需求完成到各个用户终端的数据分发，以实现差异化信息共享。地面监控设备采用面向用户的信息过滤提取和分发技术，以一种统一和通用的方式和用户进行交互，最终构建一个能够为用户提供差异性服务的信息平台。
[0041]具体的，所述数据发送模块中具有用户注册中心，用于存储用户ID、权限和需求等信息。通过对用户ID的查找，获取指定用户的具体权限和需求，完成针对该用户的航空器信息过滤。具体的，用户注册中心以文件形式存在，为了提高用户查找的效率，地面监控设备初始化时将用户注册中心映射到内存中，以结构体形式存放。查找时利用用户ID即可指向对应结构体内存地址，快速获取用户的具体权限和需求，加快完成航空器的信息过滤。根据不同用户(如管制中心、通航机场、安全监管部门、通航公司等)的不同权限和定制需求，为不同用户提供有差异性的数据分发服务。
[0042]地面监控设备通过通信网络将航空器综合监视信息并行发送给多个用户，支持的并发用户数大于400。由于用户的权限和定制需求有差异性，所以地面监控设备基于一种面向用户的通航信息过滤分发方式送往显示控制席位，最终构建一个能够为用户提供差异性服务的信息平台。
[0043]实施例3:
图4所示为本发明实施例3提供的一种地面监控方法，该方法以图1所示的地面监控设备为载体执行，包括如下步骤:
S101、接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息；其中，所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路。
[0044]S102、根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息。
[0045]S103、将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户。
[0046]该方法实施例与实施例1对应，具体可参看实施例1中的相关描述，此处不再详述。
[0047]本发明对不同链路数据进行处理，根据ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，再将所述通用航空器信息发送给用户，这样可以始终使地面监控设备与机载设备的通信处于最佳通信链路，从而保证将航空器信息(如位置信息、状态信息)稳定输出，从而实现空中管制监控所需数据的可靠稳定获取。
[0048]实施例4:
参看图5，本实施例包括实施例3的内容，其与实施例3的区别仅在于:所述将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户的步骤(步骤S103)具体包括如下子步骤:
S1031、根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述通用航空器的不同信息数据。
[0049]S1032、将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
[0050]地面监控设备完成航空器信息处理后，需要按照用户的不同权限和定制需求完成到各个用户终端的数据分发，以实现差异化信息共享。本实施例中地面监控设备采用面向用户的信息过滤提取和分发技术，以一种统一和通用的方式和用户进行交互，最终构建一个能够为用户提供差异性服务的信息平台。本方法实施例与实施例2对应，具体可参看实施例2中的描述，此处不再详述。
[0051]实施例5:
图6所示为本发明实施例5提供的一种地面监控系统，包括机载设备，所述机载设备与ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别通过ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路进行通信，还包括如上述实施例1或2的地面监控设备，所述地面监控设备与所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站通过通信专用网络进行通信数据传输。关于该地面监控设备可参考前述实施例中的相关描述，此处不再详述。
[0052]机载设备通过多数据链路将机载定位信息发送至各类地空通信地面基站，包括ADS-B接收设备、北斗地面接收设备、地面移动基站。地面监控设备与以上三种地面地站进行通信，实现对ADS-B报文、移动报文和北斗报文的实时接收，并负责三种数据报文的解析和完好性校验。如果解析过程中发现报文内容存在必要信息缺失，则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源(包括航空器地址码和发送链路)。对解析后的航空器信息进行分析，结合地面监控设备记录的该航空器历史信息，根据多链路自动切换机制，确定一条最佳通信链路实现航空器导航位置信息的稳定输出。同时，对三条链路下发的航空器标识信息、状态信息和短信息进行收集和融合，以保证航空器状态信息的实时输出。另外利用处理后的航空器位置信息和状态信息完成航空器的状态分析和冲突检测，若判定航空器存在冲突预警，则将冲突告警与航空器位置信息、标识信息、状态信息一起发送给用户终端。
[0053]实施例6:
本发明实施例6提供一种地面监控方法，该方法利用实施例5中的地面监控系统进行 航空器监控，结合参看图6，该方法包括如下步骤:
机载设备下发通用航空器信息到ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站。
[0054]地面监控设备接收通过所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站得到的通用航空器信息，根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，之后将所述通用航空器信息发送给用户。关于该地面监控设备可参考前述实施例中的相关描述，此处不再详述。
[0055]机载设备通过多数据链路将机载定位信息发送至各类地空通信地面基站，包括ADS-B接收设备、北斗地面接收设备、地面移动基站。地面监控设备与以上三种地面地站进行通信，实现对ADS-B报文、移动报文和北斗报文的实时接收，并负责三种数据报文的解析和完好性校验。如果解析过程中发现报文内容存在必要信息缺失，则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源(包括航空器地址码和发送链路)。对解析后的航空器信息进行分析，结合地面监控设备记录的该航空器历史信息，根据多链路自动切换机制，确定一条最佳通信链路实现航空器导航位置信息的稳定输出。同时，对三条链路下发的航空器标识信息、状态信息和短信息进行收集和融合，以保证航空器状态信息的实时输出。另外利用处理后的航空器位置信息和状态信息完成航空器的状态分析和冲突检测，若判定航空器存在冲突预警，则将冲突告警与航空器位置信息、标识信息、状态信息一起发送给用户终端。
[0056]本发明对不同链路数据进行处理，根据ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，再将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器信息发送给用户，这样可以始终使该地面监控设备处于最佳通信链路，从而保证将航空器信息(如位置信息、状态信息)稳定输出，从而实现空中管制监控所需数据的可靠稳定获取。
另外地面监控设备完成航空器信息处理后，按照用户的不同权限和定制需求完成到各个用户终端的数据分发，以实现差异化信息共享。地面监控设备采用面向用户的信息过滤提取和分发技术，以一种统一和通用的方式和用户进行交互，最终构建一个能够为用户提供差异性服务的信息平台。
[0057]上面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。
【主权项】
1.一种地面监控设备，其特征在于，包括: 多链路数据接收模块，用于接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息，其中所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路； 多链路数据切换模块，用于根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息； 数据发送模块，用于将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器信息发送给用户。
2.根据权利要求1所述的地面监控设备，其特征在于，所述预定优先级顺序由高到低依次为:ADS-B通信链路、移动通信链路、北斗通信链路。
3.根据权利要求2所述的地面监控设备，其特征在于，所述多链路数据切换模块根据具体包括: 关联模块，用于接收所述多链路数据接收模块输出的通用航空器信息后，利用通用航空器唯一标识码，与预先存储的通用航空器进行关联操作； 数据处理模块，用于当关联失败时将接收到的该通用航空器信息直接存储，当关联成功时判定该通用航空器三条通信链路的通信状态: 如果ADS-B通信链路通信状态为有效，则不切换链路，保持对ADS-B通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新； 如果ADS-B通信链路通信状态为失效，但移动通信链路通信状态为有效，则将链路切换到移动通信链路，执行对移动通信链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新； 如果ADS-B通信链路和移动通信链路状态都为失效，但北斗通信链路通信状态为有效，则将链路切换到北斗链路，执行对北斗链路下发通用航空器信息中的位置信息的处理和更新。
4.根据权利要求3所述的地面监控设备，其特征在于，所述多链路数据切换模块中的数据处理模块还用于无论当前切换到的是哪种通信链路，均对三种链路接收到的通用航空器信息中的标识信息、状态信息、短信信息进行融合再输出。
5.根据权利要求3所述的地面监控设备，其特征在于，还包括数据解析校验模块，用于对所述多链路数据接收模块输出的ADS-B报文、移动通信报文和北斗报文数据进行解析和完好性校验，如果解析过程中发现报文内容存在必要信息缺失，则将报文丢弃，并记录缺失报文的发送来源，所述发送来源包括航空器地址码和发送数据的通信链路。
6.根据权利要求1-5任一项所述的地面监控设备，其特征在于，所述数据发送模块包括: 数据查询提取模块，用于根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述多链路数据切换模块处理后的通用航空器的不同信息数据； 数据分发模块，用于将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
7.一种地面监控方法，其特征在于，包括如下步骤: 接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息；其中，所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路； 根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息； 将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户。
8.根据权利要求7所述的地面监控方法，其特征在于，所述将所述输出的所述通用航空器信息发送给用户的步骤具体包括如下子步骤: 根据预先存储的不同用户的权限和需求信息，过滤提取所述通用航空器的不同信息数据； 将过滤提取的通用航空器的不同信息数据分发给不同的用户。
9.一种地面监控系统，包括机载设备，所述机载设备与ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别通过ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路通信，其特征在于，还包括如权利要求1-6任一项所述的地面监控设备，所述地面监控设备与所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站通过通信专用网络进行通信数据传输。
10.一种地面监控方法，其特征在于，该方法利用权利要求9所述的地面监控系统进行航空器监控，包括如下步骤: 机载设备通过ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路下发通用航空器信息到ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站； 地面监控设备接收通过所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备和地面移动基站得到的通用航空器信息，根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息，之后将所述通用航空器信息发送给用户。
【专利摘要】本发明公开了一种地面监控设备、方法及系统，设备包括：多链路数据接收模块，用于接收通过ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站得到的通用航空器信息，其中所述ADS-B地面站、北斗地面接收设备、地面移动基站分别与所述机载设备之间形成ADS-B通信链路、北斗通信链路和移动通信链路；多链路数据切换模块，用于根据所述ADS-B通信链路、移动通信链路和北斗通信链路的预定优先级顺序，切换选择当前优先级最高的通信链路输出所述通用航空器信息；数据发送模块，用于将所述多链路数据切换模块输出的所述通用航空器信息发送给用户。本发明可以始终使该地面监控设备处于最佳通信链路，从而保证将航空器信息的可靠稳定输出。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104865939
【申请号】CN201510195027
【发明人】李恒, 刘卫东, 何东林, 张益 , 赵泽西
【申请人】中国民用航空总局第二研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月22日
最新回复(0)