组件可以热备切换的地基增强系统地面站设备及热备切换方法技术方案

本发明专利技术涉及一种组件可以热备切换的地基增强系统地面站设备，包括两个地面数据处理模块DCP1、DCP2，两个甚高频数据发射模块VDB‑S1、VDB‑S2，以及两个甚高频数据接收模块VDB‑R1、VDB‑R2，该设备将传统系统的DCP、VDB‑S、VDB‑R设备模块化并合一，合一后的设备称为数据处理与收发设备DCP‑VDB，设置其中一个DCP模块为主状态，另外一个DCP模块为备状态，一个VDB‑S模块为主状态，另外一个VDB‑S模块为备状态，从而实现了综合运行状态控制、冗余备份以及在线切换，通过DCP统一控制、更换故障模块后，设备还原热备状态，维持整个设备连续正常工作的状态，提高了设备的可靠性，将出现故障的模块替换掉后，又还原为初始的主备冗余状态，后续发生故障可以再行切换，增加了整个设备的可维护性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星导航领域中的地基增强系统（GBAS），特别涉及一种组件可以热备切换的地基增强系统地面站设备。技术背景GBAS通过差分定位提高了卫星导航系统的精度（能够达到米级），并通过一系列完好性监视算法来提高系统的完好性、连续性、可用性等性能指标，使机场覆盖空域范围内配置相应机载设备的飞机获得Ⅰ类甚至更高标准的精密进近着陆引导服务。GBAS由地面站和机载设备组成，地面站包括四对参考接收机（RR）和天线、地面数据处理设备（DCP）、甚高频数据收发设备（VDB）及天线等。DCP通过结合来自四个RR的测量值产生可见卫星的差分校正值，同时，通过监测导航信号的异常形成完好性信息；然后把校正值、完好性信息和下滑道数据等信息（组合为差分增强报文）通过VDB设备播发给机载用户；机载设备为多模式接收机，通过接收卫星导航信号以及地面站播发的差分增强报文，进行差分定位解算以及完好性告警判断处理等。上述工作流程中，地面站各组成设备能够持续无故障工作是保证整个系统正常运行并达到系统所需性能指标的前提。因此我们将DCP及VDB包括RR称之为地面站的核心组件，若DCP或者VDB出现故障，将导致整个系统的瘫痪，由于系统中的四台RR本身就具备了冗余备份能力，因此还要关注DCP、VDB的冗余备份以及在线切换设计。
技术实现思路
鉴于实际的需要，本专利技术提供了一种GBAS系统中地面站核心组件的整合方案，将DCP及VDB设备模块化并进行合一设计，合一后的设备称之为数据处理与收发设备（DCP-VDB），并对该合一设备的组成模块进行冗余备份及在线切换设计，在运行过程中，设备自行对各个组成模块的运行状态进行监控，若某个模块出现异常，将启用备用模块，保证业务不被中断。设备同时给出告警信息，维护人员可将出现故障的模块进行更换，恢复设备的主备切换能力，具体技术方案是，一种组件可以热备切换的地基增强系统地面站设备，包括两个地面数据处理模块DCP1、DCP2，两个甚高频数据发射模块VDB-S1、VDB-S2，以及两个甚高频数据接收模块VDB-R1、VDB-R2，其特征在于：将原地面站设备DCP及VDB模块化并合一，合一后的设备称为数据处理与收发设备DCP-VDB，其内部模块连接关系为DCP1模块、DCP2模块之间通过串口双向连接， VDB-S1模块、VDB-S2模块和VDB-R1模块、VDB-R2模块分别通过串口双向连接DCP1模块、DCP2模块；与地面站其他组成设备的连接关系上，该合一设备的DCP1模块、DCP2模块与RR1、RR2、RR3、RR4设备分别通过串口单向连接，VDB-S1模块、VDB-S2模块、VDB-R1模块、VDB-R2模块分别通过射频电缆与一个天线Ant连接，正常运行过程中有一个DCP模块、一个VDB-S模块、二个VDB-R模块同时工作，另外一个DCP、一个VDB-S处于待机状态，能够随时切换。热备切换方法的具体工作步骤为，（一）准备工作：1）、将DCP-VDB设备与GBAS地面站其他设备连接，包括参考接收机RR（含天线）、VDB收发天线；2）、设置其中一个DCP模块为主状态，另外一个DCP模块为备状态，状态信息通过模块自身的存储部件存储，模块重启后状态仍保存；3）、设置其中一个VDB-S模块为主状态，另外一个VDB-S模块为备状态，状态信息通过模块自身的存储部件存储，模块重启后状态仍保存，VDB-R无需设置模块状态；（二）设备运行：1）、设备上电工作，配置为主状态的DCP模块、VDB-S模块以及两个VDB-R模块开始工作，配置为备状态的DCP模块、VDB-S模块处于待机状态，随时准备切换；2）、DCP模块在线切换，处于待机状态的备DCP模块监听主DCP模块的心跳信息，根据系统性能要求设置若在一段时间内没有收到主DCP模块的心跳，则认为主DCP模块出现故障，备DCP模块自行切换为主状态，并将状态信息写入存储部件，接管原主DCP模块的工作，同时DCP给出告警信息，指示原主DCP模块需更换，更换后的DCP模块应配置为备状态；3）、VDB-S模块的在线切换，DCP将要发送的数据交给主VDB-S模块进行广播，2个VDB-R分别接收广播信号并反馈给DCP，DCP对比发送数据与两个接收数据，如果全部相同，则无需切换，如果两个接收数据相同，但与发射数据不同，则认为VDB-S故障，通过DCP启用备用VDB-S完成后续广播功能，并设置后者为主状态并存储，同时DCP给出告警信息，提示更换原主VDB-S，更换后的VDB-S模块应配置为备状态；4）、VDB-R模块的在线切换，DCP对比发送数据与两个接收数据，如果发送数据与其中一个接收数据相同，与另一个接收数据不同，则认为VDB-S无故障，接收到不同数据对应的VDB-R故障，同时DCP给出告警信息，提示更换对应的VDB-R。本专利技术的有益效果是可以在不中断原有业务操作的情况下进行在线切换，维持整个设备连续正常工作的状态，提高了设备的可靠性，将出现故障的模块替换掉后，又还原为初始的主备冗余状态，后续发生故障可以再行切换，增加了整个设备的可维护性。附图说明图1是本专利技术内部模块连接图；图2是本专利技术与系统其他设备的连接图；图3是本专利技术的DCP模块在线切换流程图；图4是本专利技术的VDB模块在线切换流程图；图5是传统地基增强系统组成设备连接图。具体实施方式如图1、2所示，一种组件可以热备切换的地基增强系统地面站设备，包括两个地面数据处理模块DCP1、DCP2，两个甚高频数据发射模块VDB-S1、VDB-S2，以及两个甚高频数据接收模块VDB-R1、VDB-R2，其特征在于：将原地面站设备DCP及VDB模块化并合一，合一后的设备称为数据处理与收发设备DCP-VDB，其内部模块连接关系为DCP1模块、DCP2模块之间通过串口双向连接， VDB-S1模块、VDB-S2模块和VDB-R1模块、VDB-R2模块分别通过串口双向连接DCP1模块、DCP2模块；与地面站其他组成设备的连接关系上，该合一设备的DCP1模块、DCP2模块与RR1、RR2、RR3、RR4设备分别通过串口单向连接，VDB-S1模块、VDB-S2模块、VDB-R1模块、VDB-R2模块分别通过射频电缆与一个天线Ant连接。正常运行过程中有一个DCP模块、一个VDB-S模块、二个VDB-R模块同时工作，另外一个DCP、一个VDB-S处于待机状态，能够随时切换。热备切换方法的具体工作步骤为，（一）工作前的准备工作，如图1、2所示，1）、将DCP-VDB设备与GBAS地面站其他设备连接，包括参考接收机RR（含天线）、VDB收发天线等；2）、设置其中一个DCP模块为主状态，另外一个DCP模块为备状态，状态信息通过模块自身的存储部件存储，模块重启后状态仍保存；3）、设置其中一个VDB-S模块为主状态，另外一个VDB-S模块为备状态，状态信息通过模块自身的存储部件存储，模块重启后状态仍保存，VDB-R无需设置模块状态；（二）设备运行1）、设备上电工作，配置为主状态的DCP模块、VDB-S模块以及两个VDB-R模块开始工作，配置为备状态的DCP模块、VDB-S模块处于待机状态，随时准备切换；2）、DCP模块在线切换过程如图3所示，处于待机状态的备DCP模块监听主DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组件可以热备切换的地基增强系统地面站设备，包括两个地面数据处理模块DCP1、DCP2，两个甚高频数据发射模块VDB‑S1、VDB‑S2，以及两个甚高频数据接收模块VDB‑R1、VDB‑R2，其特征在于：将传统地面站设备DCP、VDB‑S及VDB‑R模块化并合一，合一后的设备称为数据处理与收发设备DCP‑VDB，其内部模块连接关系为DCP1模块、DCP2模块之间通过串口双向连接， VDB‑S1模块、VDB‑S2模块和VDB‑R1模块、VDB‑R2模块分别通过串口双向连接DCP1模块、DCP2模块；与地面站其他组成设备的连接关系上，该合一设备的DCP1模块、DCP2模块与RR1、RR2、RR3、RR4设备分别通过串口单向连接，VDB‑S1模块、VDB‑S2模块、VDB‑R1模块、VDB‑R2模块分别通过射频电缆与一个天线Ant连接，正常运行过程中有一个DCP模块、一个VDB‑S模块、二个VDB‑R模块同时工作，另外一个DCP、一个VDB‑S处于待机状态，能够随时切换。

【技术特征摘要】
1.一种组件可以热备切换的地基增强系统地面站设备，包括两个地面数据处理模块DCP1、DCP2，两个甚高频数据发射模块VDB-S1、VDB-S2，以及两个甚高频数据接收模块VDB-R1、VDB-R2，其特征在于：将传统地面站设备DCP、VDB-S及VDB-R模块化并合一，合一后的设备称为数据处理与收发设备DCP-VDB，其内部模块连接关系为DCP1模块、DCP2模块之间通过串口双向连接， VDB-S1模块、VDB-S2模块和VDB-R1模块、VDB-R2模块分别通过串口双向连接DCP1模块、DCP2模块；与地面站其他组成设备的连接关系上，该合一设备的DCP1模块、DCP2模块与RR1、RR2、RR3、RR4设备分别通过串口单向连接，VDB-S1模块、VDB-S2模块、VDB-R1模块、VDB-R2模块分别通过射频电缆与一个天线Ant连接，正常运行过程中有一个DCP模块、一个VDB-S模块、二个VDB-R模块同时工作，另外一个DCP、一个VDB-S处于待机状态，能够随时切换。2.一种采用权利要求1所述的可以热备切换的地基增强系统地面站设备的热备切换方法，其特征在于：热备切换方法的具体工作步骤为，（一）准备工作1）、将DCP-VDB设备与GBAS地面站其他设备连接，包括参考接收机RR（含天线）、VDB收发天线等；2）、设置其中一个DCP模块为主状态，另外一个DCP模块为备状态，状态信息通过模块自身的存储部件存储，模块重启后状态仍保存；3）、设置其中一个VDB-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金栋，李延波，刘胜杰，夏连杰，高丽哲，俞光日，马凤乾，沈亚峰，
申请(专利权)人：天津七一二通信广播有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12