一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统技术方案

一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统属于空中交通管制及服务领域，尤其涉及一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统。本发明专利技术提供一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，以解决目前其他空中交通管制系统作用距离受限，无法有效覆盖中低空空域，短报文通信更新频率较低，设备功能单一、通用性差、建设复杂、价格昂贵，对通用航空飞行进行服务和实施救援引导能力差等问题。本发明专利技术包括北斗雷达机载设备、北斗雷达地面设备、北斗管制指挥设备，其结构要点北斗雷达机载设备与北斗雷达地面设备通过北斗卫星短报文进行通信，北斗雷达地面设备的信号输入端口与北斗管制指挥设备的信号输出端口相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空中交通管制及服务领域，尤其涉及一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统。
技术介绍
目前空中交通管制领域，对飞行器的监视手段主要有一/二次监视雷达（PSR/SSR）、广播式自动相关监视（ADS-B）、航管自动化处理系统（ATC）等；对空的指挥手段主要依赖内话系统（VCS）和甚高频（VHF）话音通信；情报服务主要为自动终端情报服务（ATIS）。空中交通管制中使用的一/二次雷达、广播式自动相关监视、甚高频通信系统设备，作用距离在几百公里范围内。由于建设进度、价格等因素影响，除民用航空领域主要航路航线、机场范围内已实现雷达和甚高频设备双重或单重覆盖，个别地区建设了一些广播式自动相关监视测试站点作为补盲使用外，我国大部分空域，尤其是通用航空的中低空领域，还基本属于监视和甚高频通话的覆盖盲区。我国对通用航空中低空飞行的监视手段，拟采用1090ES数据链ADS-B技术，但是由于机载应答设备价格昂贵，很多通用航空飞机未安装应答设备，加上空中交通管制中心配置的部分老旧航管自动化处理系统还不具备ADS-B信号处理能力。因此，即便在二次雷达和ADS-B接收机有效覆盖区域，也无法实现对所有通用航空飞机的有效监视。用于对空指挥的甚高频电台和甚高频遥控台设备，价格昂贵，建设中涉及台址设置、频率申请等等问题，一方面建设过程复杂，进度较慢，另一方面在高山、海洋等地区存在无法设台、遮挡严重等问题。因此在民用航空甚高频电台覆盖以外的地区，地面与民用航空和通用航空飞行器无法通信，不能进行有效管制。我国建设的甚高频地空数据链网络，地空数据链传输速率只有2400bps，速率太低。民用航空领域目前在试点建设的ADS-B设备仅支持ADS-B OUT，没有ADS-B IN能力。对飞机的情报服务，只在航站区提供ATIS或D-ATIS服务，在飞行过程中，并没有提供实时情报服务的能力。综上，我国目前的空中交通管制系统还存在覆盖不足、设备昂贵、管制和服务能力受限等问题，尤其对于通用航空，由于“看不见、听不着、管不到”，通用航空的开放和使用进程受到严重影响。我国自主建设的北斗卫星具有GPS系统所没有的短报文功能，本专利技术采用先进的技术手段，利用北斗短报文功能，通过北斗雷达机载设备、北斗雷达地面设备、北斗管制指挥设备、北斗航空服务设备、北斗航空救援引导设备，实现一种新的空中交通管制系统及方法，有效突破传统空中交通管制系统设施设备作用距离和地域限制，技术实现简便，在民用航空和通用航空中均可应用。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，提供一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，以解决目前其他空中交通管制系统作用距离受限，无法有效覆盖中低空空域，短报文通信更新频率较低，设备功能单一、通用性差、建设复杂、价格昂贵，对通用航空飞行进行服务和实施救援引导能力差等问题。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，本专利技术包括北斗雷达机载设备、北斗雷达地面设备、北斗管制指挥设备，其结构要点北斗雷达机载设备与北斗雷达地面设备通过北斗卫星短报文进行通信，北斗雷达地面设备的信号输入端口与北斗管制指挥设备的信号输出端口相连，北斗雷达机载设备的信号输入端口分别与机载GNSS设备的信号输出端口、惯导系统的信号输出端口、气压高度表的信号输出端口相连，机载设备通过机载GNSS设备、惯导系统、气压高表等实时获取飞行器当前经纬度、速度、高度、时间信息。作为一种优选方案，本专利技术所述北斗卫星短报文信息包括监视、机上导航定位、管制指挥、飞行情报和气象资料信息；所述北斗雷达地面设备与北斗管制指挥设备的组合为多组。作为另一种优选方案，本专利技术所述北斗卫星短报文的形式为120个以内汉字、CPDLC指令（管制员飞行员数据链通信Controller Pilot data Link Communications）或压缩过的话音。地面站设备将接收到的信息进行处理，形成符合中国民航标准的二次雷达数据格式输出，或直接转换成ADS-B数据格式输出，相关监视数据送到空中交通管制相关单位的自动化处理系统。当相关单位需对飞行器及其他目标进行管制时，管制指令通过地面设备北斗芯片以短报文形式上传至机载设备。作为另一种优选方案，本专利技术所述北斗卫星短报文采用北斗短报文综合传输协议进行北斗雷达机载设备和地面设备之间监视、CPDLC报文、直接报文、话音报文、飞行情报、气象资料信息的综合传输；每份北斗短报文支持120个汉字的传输，同时进行汉字和ASCII字符的传输，对240个字节长度报文划分不同字段，规定不同的用途，引入校验和重传机制，将各种空管信息综合到一份报文中进行传输。作为另一种优选方案，本专利技术所述北斗雷达机载设备包括多个北斗芯片卡，利用收发管理组件，对发送报文进行分段/组编号，编号报文依次通过不同北斗芯片卡轮流发送，采用重传、校验控制机制；北斗雷达机载设备上的一个北斗芯片卡与一个北斗雷达地面设备上的北斗芯片卡对应。作为另一种优选方案，本专利技术所述北斗雷达地面设备与航空公司/机场自动化系统通信，航空公司/机场自动化系统的信息输出端口与空管部门自动化系统的信息输入端口相连。作为另一种优选方案，本专利技术所述航空公司/机场自动化系统的信息输出端口与空军单位自动化系统的信息输入端口相连。作为另一种优选方案，本专利技术所述航空公司/机场自动化系统的信息输出端口与北斗航空服务设备的信息输入端口相连，航空公司/机场自动化处理系统处理后的信息发送给北斗航空服务设备；北斗航空服务设备输入信息包括其他监视信息、飞行计划信息、地理信息、气象信息、情报信息。其次，本专利技术所述北斗航空服务设备的信息输出端口与北斗航空救援引导设备的信息输入端口相连；北斗航空救援引导设备基于北斗航空服务设备提供的各种空管和飞行信息，加入高精度电子地图，利用飞行模拟技术，模拟空中遇险飞机的实际场景，根据情景模拟，地面救援引导人员做出正确操作判断，利用系统的对空指挥功能，对遇险飞机进行实时救援引导，脱离迷航、故障遇险状况；同时与相关救援单位联系，实时交换数据。另外，本专利技术所述航空公司/机场自动化系统输出信息包括融合后综合航迹数据、飞行信息服务、交通信息服务；北斗雷达机载设备由RNSS（卫星无线电导航系统）模块、数据接口模块、数据处理模块、短报文通信模块、CDTI（机舱信息显示Cockpit Display of Traffic Information）模块、语音转换压缩模块组成。RNSS模块用于接收北斗四颗以上卫星信号，计算出飞机自身定位信息。数据接口模块用于引接RNSS模块、其他惯导信息、压力高度等监视信息，以及飞行员通过CDTI系统输入的实时情报、对地通话等信息，或者将地面传来经过解析处理的数据送到CDTI系统进行显示。数据处理模块用于将机上的相关信息进行整合处理，形成综合业务短报文信息，或将对地面上传来的综合业务短报文进行解析处理。短报文通信模块将综合业务短报文通过卫星收发天线下传给北斗雷达地面设备，或者接收从地面传来的综合业务短报文。语音转换压缩模块将飞行员话音转换成话音报文，或将直接报文、CPDLC报文和话音报文还原成语音播放。所述北斗雷达地面设备由短报文通信模块、数据处理模块、数据接口模块组成。北斗雷达地面设备的短报文通信模块，负责接收从北本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，包括北斗雷达机载设备、北斗雷达地面设备、北斗管制指挥设备，其特征在于北斗雷达机载设备与北斗雷达地面设备通过北斗卫星短报文进行通信，北斗雷达地面设备的信号输入端口与北斗管制指挥设备的信号输出端口相连，北斗雷达机载设备的信号输入端口分别与机载GNSS设备的信号输出端口、惯导系统的信号输出端口、气压高度表的信号输出端口相连，机载设备通过机载GNSS设备、惯导系统、气压高表等实时获取飞行器当前经纬度、速度、高度、时间信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，包括北斗雷达机载设备、北斗雷达地面设备、北斗管制指挥设备，其特征在于北斗雷达机载设备与北斗雷达地面设备通过北斗卫星短报文进行通信，北斗雷达地面设备的信号输入端口与北斗管制指挥设备的信号输出端口相连，北斗雷达机载设备的信号输入端口分别与机载GNSS设备的信号输出端口、惯导系统的信号输出端口、气压高度表的信号输出端口相连，机载设备通过机载GNSS设备、惯导系统、气压高表等实时获取飞行器当前经纬度、速度、高度、时间信息。2.根据权利要求1所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述北斗卫星短报文信息包括监视、机上导航定位、管制指挥、飞行情报和气象资料信息；所述北斗雷达地面设备与北斗管制指挥设备的组合为多组。3.根据权利要求1所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述北斗卫星短报文的形式为120个以内汉字、CPDLC指令或压缩过的话音；地面站设备将接收到的信息进行处理，形成符合中国民航标准的二次雷达数据格式输出，或直接转换成ADS-B数据格式输出，相关监视数据送到空中交通管制相关单位的自动化处理系统；当相关单位需对飞行器及其他目标进行管制时，管制指令通过地面设备北斗芯片以短报文形式上传至机载设备。4.根据权利要求1所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述北斗卫星短报文采用北斗短报文综合传输协议进行北斗雷达机载设备和地面设备之间监视、CPDLC报文、直接报文、话音报文、飞行情报、气象资料信息的综合传输；每份北斗短报文支持120个汉字的传输，同时进行汉字和ASCII字符的传输，对240个字节长度报文划分不同字段，规定不同的用途，引入校验和重传机制，将各种空管信息综合到一份报文中进行传输。5.根据权利要求1所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述北斗雷达机载设备包括多个北斗芯片卡，利用收发管理组件，对发送报文进行分段/组编号，编号报文依次通过不同北斗芯片卡轮流发送，采用重传、校验控制机制；北斗雷达机载设备上的一个北斗芯片卡与一个北斗雷达地面设备上的北斗芯片卡对应。6.根据权利要求1所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述北斗雷达地面设备与航空公司/机场自动化系统通信，航空公司/机场自动化系统的信息输出端口与空管部门自动化系统的信息输入端口相连。7.根据权利要求6所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述航空公司/机场自动化系统的信息输出端口与空军单位自动化系统的信息输入端口相连。8.根据权利要求6所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述航空公司/机场自动化系统的信息输出端口与北斗航空服务设备的信息输入端口相连，航空公司/机场自动化处理系统处理后的信息发送给北斗航空服务设备；北斗航空服务设备输入信息包括其他监视信息、飞行计划信息、地理信息、气象信息、情报信息。9.根据权利要求8所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述北斗航空服务设备的信息输出端口与北斗航空救援引导设备的信息输入端口相连；北斗航空救援引导设备基于北斗航空服务设备提供的各种空管和飞行信息，加入高精度电子地图，利用飞行模拟技术，模拟空中遇险飞机的实际场景，根据情景模拟，地面救援引导人员做出正确操作判断，利用系统的对空指挥功能，对遇险飞机进行实时救援引导，脱离迷航、故障遇险状况；同时与相关救援单位联系，实时交换数据。10.根据权利要求6所述一种基于北斗短报文功能的空中交通管制系统，其特征在于所述航空公司/机场自动化系统输出信息包括融合后综合航迹数据、飞行信息服务、交通信息服务；北斗雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱燕霖，潘庆革，杨术轩，吴戈，刘哲，杨术森，屈长鸣，朱恩营，林琳，朱媛，张磊，李慧，李作明，
申请(专利权)人：沈阳空管技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21