一种基于多链路的机载监视系统技术方案

技术编号:20822233 阅读:53 留言:0更新日期:2019-04-10 06:34
本发明专利技术涉及一种基于多链路的机载监视系统。本发明专利技术包含综合处理单元、交通天线单元、GNSS天线、卫星天线单元;所述交通天线单元用于接收全向天线感应的L波段的射频信号并送往综合处理单元;所述综合处理单元监听并检测机载监视设备的运行状态,如设备正常则所述机载监视系统保持静默状态,否则将通过卫星链路、ADS‑B以及北斗短报文输出监视信息;所述卫星天线单元用于收发卫星通讯信号;所述GNSS天线接收北斗导航卫星及其GNSS的导航定位信息。本发明专利技术实现对现有机载监视设备的监测,在系统异常时通过多种链路实现输出航空器的监视信息;本发明专利技术仅需接入应急电源,即可完成系统的功能,实现不受人为失误和恶意入侵影响的飞机监视信息的获取与传输。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多链路的机载监视系统
本专利技术属于航空机载技术,涉及一种基于多链路的机载监视系统。
技术介绍
当前我国航空运输业快速发展,航空器数量快速增加,然而对航空器的监视却存在较大的安全隐患,无法支撑我国航空事业的安全高效运行。2014年的马航MH370失联再次敲响了航空监视安全的警钟,其隐患主要表现在:(a)人为因素可较为容易地侵入航空器安全保障体系,当发生飞行员人为操作而导致通信中断、数据丢失、监视障碍的情况,当前还没有有效手段可以保证对航空器的持续监视;(b)以地面监视手段为主的当前航空器监视体系全球覆盖能力不足,单一的体系架构下航空器监视信息易受外界因素阻断。
技术实现思路
本专利技术的目的是:本专利技术提供了一种备用的航空器监视系统,实现不受人为失误和恶意入侵影响的飞机监视信息的获取与传输,在不影响现有机载设备正常工作的情况下,为航空器提供可靠的监视能力。本专利技术的技术方案实现:一种基于多链路的机载监视系统,包含综合处理单元、交通天线单元、GNSS天线、卫星天线单元;所述交通天线单元用于接收全向天线感应的L波段的射频信号并送往综合处理单元;所述综合处理单元监听并检测机载监视设备的运行状态,如设备正常则所述机载监视系统保持静默状态,否则将通过卫星链路、ADS-B以及北斗短报文输出监视信息;所述卫星天线单元用于收发卫星通讯信号;所述GNSS天线接收北斗导航卫星及其GNSS的导航定位信息。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:本专利技术实现对现有机载监视设备的监测,在系统异常时通过多种链路实现输出航空器的监视信息;本专利技术机载监测系统采用无损安装设计,仅需接入应急电源,即可完成系统的功能,实现不受人为失误和恶意入侵影响的飞机监视信息的获取与传输;本专利技术以通过不同维度的链路冗余和备份,不同运行场景下的链路管理,不同运行状态下基于链路能力的信息分级等措施,尽可能保证航空器关键信息可以不受设备失效、人为异常等外界干扰。附图说明图1为一种基于多链路的机载监视系统交联图。图2为一种基于多链路的机载监视系统功能框图。图3为综合处理单元物理框图。图4为L波段射频综合模块功能框图。图5为综合控制管理及电源模块功能框图。图6为卫星通信模块功能框图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本专利技术。如图1所示,一种基于多链路的机载监视系统由1个综合处理单元、2个交通天线单元、1个GNSS天线、1个卫星天线单元组成。综合处理单元监听并检测机载系统的各种状态,当监听到系统异常时,本系统将启动自主决策控制,选择正确的数据通信链路,通过S模式、A/C模式、ADS-B模式输出监视信息。GNSS天线接收北斗导航卫星及其GNSS的导航定位信息,卫星天线单元在应急时提供和机载系统控制和状态数据的传输。综合处理单元是系统的核心组件,其主要由综合控制管理及电源模块、L波段射频综合模块、北斗多模导航模块、卫星通信模块和母板组成,该单元的功能框图和物理框图分别如图2和图3所示。综合控制管理及电源模块由PowerPC主处理器电路、FPGA逻辑控制电路、信号采集电路、射频收发电路、外部通信接口电路、外部授时电路、外部存储器电路、状态监控模块电路、隔离电路以及电源电路等组成,功能框图如图4所示。FPGA与PowerPC主处理器电路通过本地总线连接,PowerPC主处理器电路运行Vxworks操作系统。综合控制管理及电源模块通过母板、射频电缆与L波段射频综合模块互联。该模块还完成系统所需的机载直流电源的电压变换。L波段射频综合模块由天线选择及收发开关电路、2通道1030MHz接收电路、2通道1030MHz/1090MHz发射电路、2通道1090MHz接收电路组成,基本功能电路如图5所示。2通道发射电路根据来自综合处理及电源模块的控制信号产生载波为1030MHz/1090MHz的PAM+BPSK调制的询问信号、2通道1090MHz接收电路接收来自天线的1090MHz信号,下变频到60MHz中频信号,检波,把中频信号和检波后的视频信号送往综合处理模块。2通道1030MHz接收机接受来自交通天线单元的1030MHz信号,下变频到60MHz中频信号,检波,把中频信号和检波后的视频信号送往综合处理模块,每个发射通道可以分别进行功率控制。北斗多模导航模块采用商用货架产品,可接收北斗、GPS导航数据源的定位及授时信息,并可根据需要传输北斗短报文。卫星通信模块采用ARINC781标准架构,模块由卫星数据单元、射频单元、高功率放大器、低噪声放大器及波束控制单元组成,卫星数据单元主要完成卫星通信业务的接入、协议栈处理、射频通道处理。双工/低噪声放大器把天线接收信号送给进行放大,阻止发射功率耦合到接收端。交通天线单元是工作在L频段的全向天线,主要完成收发A/C/S模式的询问和应答的射频信号,收发ADS-B射频信号。GNSS天线完成对北斗/GPS的双模导航信号的接收。卫星天线单元完成与卫星通信的射频信号的收发。本专利技术的系统采用无损安装设计,仅需接入应急电源,即可完成系统的基本功能,也可根据地面控制信号主动进入指定的工作模式,具体工作模式如下:1)自动工作模式(a)航电系统无直接物理交联工作模式:系统监听1090MHzADS-B无线链路,从监测数据和自身的北斗多模导航信息出发,通过综合分析和评估,判断机载监视系统的工作状态及其发射信息的有效性。当机载监视设备正常工作时,系统处于无线电静默状态;若检测到原机监视设备出现异常,包括原机监视设备发射信息错误或是停止发射信号等情况,本系统将通过三条基本链路发射针对错误信息的告警信号和正常监视信息:通过1090MHzADS-B链路以DO260B规定的频率发射正确定位监视信息,同时给出飞机原监视系统定位信息有误标识;通过自主移动通信卫星链路以每分钟1次的频率发射以上三类信息;通过北斗短报文以每1分钟1次的频率发射以上三类信息。(b)航电系统有限交联工作模式:系统具备开放式架构和通用化接口,可根据实际情况选择性接入机上大气数据机、惯性基准系统、星基导航系统、中央维护系统等航电系统。综合处理单元将充分利用原机航电系统提供的各种数据、结合自身ADS-B链路监测数据和自身的北斗多模导航信息,对原机监视系统的工作状态做出更加合理的判断。(c)备用电源自动工作模式:当种种原因导致应急电源故障时,系统将自动切换到备用电源工作模式。在该模式下,系统将以较低的频率发射ADS-B链路信号(每分钟1次)、北斗短报文(每15分钟1次)和自主移动通信卫星链路通信信号(每15分钟1次),保证监视功能和通信功能的基本运行。2)地面控制工作模式在必要情况下,地面将通过1030MHz空管链路、自主移动通信卫星链路向多链路的机载监视系统发送控制指令,系统转发本机监视范围(100海里)内指定飞机的相关信息。该功能可用于在全球范围内寻找指定S模式地址的飞机。通过控制转发他机信息的方式,所有装备该系统的飞机组成一个庞大的空空监视网络。通过网络信息的转播,将快速高效的搜寻到指定S模式的飞机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多链路的机载监视系统,其特征为:所述机载监视系统包含综合处理单元、交通天线单元、GNSS天线、卫星天线单元;所述交通天线单元用于接收全向天线感应的L波段的射频信号并送往综合处理单元;所述综合处理单元监听并检测机载监视设备的运行状态,如设备正常则所述机载监视系统保持静默状态,否则将通过卫星链路、ADS‑B以及北斗短报文输出监视信息;所述卫星天线单元用于收发卫星通讯信号;所述GNSS天线接收北斗导航卫星及其GNSS的导航定位信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于多链路的机载监视系统,其特征为:所述机载监视系统包含综合处理单元、交通天线单元、GNSS天线、卫星天线单元;所述交通天线单元用于接收全向天线感应的L波段的射频信号并送往综合处理单元;所述综合处理单元监听并检测机载监视设备的运行状态,如设备正常则所述机载监视系统保持静默状态,否则将通过卫星链路、ADS-B以及北斗短报文输出监视信息;所述卫星天线单元用于收发卫星通讯信号;所述GNSS天线接收北斗导航卫星及其GNSS的导航定位信息。2.根据权利要求1所述的机载监视系统,其特征为:所述综合处理单元包括综合控制管理及电源模块、L波段射频综合模块、北斗多模导航模块、卫星通信模块和母板。3.根据权利要求2所述的机载监视系统,其特征为:所述综合控制管理及电源模块由PowerPC主处理器电路、FPGA逻辑控制电路、信号采集电路、射频收发电路、外部通信接口电路、外部授时电路、外部存储器电路、状态监控模块电路、隔离电路以及电源电路组成;所述FPGA逻辑控制电路与PowerPC主处理器电路通过本地总线连接,PowerPC主处理器电路运行Vxworks操作系统;所述综合控制管理及电源模块通过母板、射频电缆...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡德振毛继志杨小会
申请(专利权)人:中国航空无线电电子研究所
类型:发明
国别省市:上海,31

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