一种可配置场面监控系统、WSN节点及车载网关技术方案

本发明专利技术提供的一种可配置场面监控系统，所述系统包括WSN节点、车载网关和监控中心，其中：所述WSN节点，通过网络协议实现内部动态组网，采集数据，并通过路由策略将所述数据发送至所述车载网关；所述车载网关，将自身获取的数据和所述WSN节点发送的数据进行处理和显示，以ADS－B报文的形式通过ADS－B接收机和地面站将数据发送至所述监控中心；所述监控中心通过所述ADS－B接收机和所述地面站接收ADS－B报文，通过监控中心软件对所述ADS－B报文进行数据解析和处理，以便实现场面飞机协同管理。

A Configurable Scene Monitoring System, WSN Node and Vehicle Gateway

【技术实现步骤摘要】
一种可配置场面监控系统、WSN节点及车载网关
本专利技术属于航空场面管理
，具体涉及一种可配置场面监控系统。
技术介绍
机场是整个航空运输系统的重要组成部分。机场场面监控水平直接关系到航空运输系统的监控水平。机场场面监控对象繁多，技术手段匮乏，监控问题日渐紧迫，迫切需要通过高科技信息设备的辅助来减轻工作强度，提高监控效率。现有场面监控技术主要包括场面监视雷达、ADS－B、GPS和无线传感器网络4种方案。(1)场面监视雷达场面监视雷达(SurfaceSurveillanceRadar)是国内外大型繁忙机场采用的站坪交通管制技术，也是一项应用时间很长的场面监控技术。它采用X波段或Ku波段雷达对于机场跑道，滑行道及停机坪的飞机，车辆进行交通管制。该技术方案能够监视整个机场的跑道、滑行道及停机坪的飞机和车辆的位置，速度，移动路线，并能有效消除因目视死角而带来的现场管制缺陷。(2)ADS－BADS－B是目前极具发展前景的一种场面监视新技术，是一种辅助雷达监视的自由式定位方案。该技术是一种由被监视者测定自身位置后(如利用GPS技术等)，利用数据链技术(如VDL、1090ES和UAT等)发送给监视者，监视者掌握被监视者的当前位置和飞行意图的监视方式。ADS－B技术应用于机场场面监视，为所有机场场面移动的飞机和特种车辆装配ADS－B终端，将飞机或特种车辆的位置信息以及其它实时动态信息以ADS－B报文的形式通过无线数据链以每秒1次的速率进行广播式发送。地面基站或其它机(车)载设备接收到数据后，就能获取其详细状态信息。(3)GPS全球定位系统(GlobalPositioningSystem)利用GPS定位卫星在全球范围内实时进行定位、导航的系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息。目前在交通领域主要用于宏观的位置监视方面，具体应用包括铁路火车定位，物流车辆定位，车辆防盗等方面。特别在布置有地基增强系统的机场，GPS定位精度可以达到毫米级。(4)无线传感器网络(WSN)无线传感器网络是新兴的一种监控技术手段。它具有分布式自组织、网络鲁棒性强、抗干扰能力强、价格便宜、适宜大规模部署、网络节点容量大等特点，是一种非常适合于机场这种强电磁干扰的地方部署的监控方案。总体而言，场面监视雷达不需要新增设备，但易受建筑物遮挡，精度低，且成本较高；ADS－B应用条件最成熟，但需要其他设备提供数据支持(包括GPS和其他数据信息源等)；GPS定位精度较高，但只提供定位信息；WSN定位精度一般，但监控范围最广，理论上可以涵盖所有场面信息监控，应用前景很大。
技术实现思路
本专利技术利用ADS－B、GPS和WSN技术在机场场面监控中的应用，基于此构建了软硬件可配置的场面监控系统，第一方面，本申请提出了一种可配置场面监控系统，所述系统包括(WSN，WirelessSensorNetworks)无线传感器网络节点、车载网关和监控中心，其中：所述WSN节点，通过网络协议实现内部动态组网，采集数据，并通过路由策略将所述数据发送至所述车载网关；所述车载网关，将自身获取的数据和所述WSN节点发送的数据进行处理和显示，以(ADS－B，AutomaticDependentSurveillance–Broadcast)广播式自动相关监视报文的形式通过ADS－B接收机和地面站将数据发送至所述监控中心；所述监控中心通过所述ADS－B接收机和所述地面站接收ADS－B报文，通过监控中心软件对所述ADS－B报文进行数据解析和处理，以便实现场面飞机协同管理。可选的，所述车载网关接收ADS－B发射机和地面站发送的ADS－B报文，以便实现对场面飞机和车辆的监控。可选的，所述WSN节点采集的数据包括模拟量、开关量输入；所述WSN节点输出的数据包括模拟量、开关量输出。可选的，WSN节点包括可配置传感器模块、处理模块、通信模块，其中：所述可配置传感器模块包括至少两个可配置传感器，用于采集监控现场的图像和环境参数；所述处理模块包括微控制单元(MicrocontrollerUnit；MCU)，用于WSN节点的操作、存储和处理；所述通信模块包括数据收发器，用于数据的接收和发送；所述可配置传感器模块将现场采集的物理量发送给处理模块，所述处理模块经过运算处理，将所述数据封装成帧，通过所述通信模块发送到所述车载网关。可选的，所述车载网关包括处理器模块、WSN收发模块、ADS－B模块、GPS模块、可配置传感器模块、电源模块和显示屏，其中：所述处理器模块用于处理和存储数据；所述WSN收发模块用于所述WSN节点通信；所述ADS－B模块用于ADS－B通信，对外广播自身状态信息，对场面飞机和配有ADS－B设备的车辆进行实时监控；所述GPS模块用于提供精准定位源，以及修正无线传感器网络定位数据表和定位数据算法；所述显示屏，用于实时显示监视数据、场面态势信息和告警及建议信息。第二方面，本申请提供了一种WSN节点，所述WSN节点包括可配置传感器模块、处理模块、通信模块，其中：所述可配置传感器模块包括至少两个可配置传感器，用于采集监控现场的图像和环境参数；所述处理模块包括微控制单元(MicrocontrollerUnit；MCU)，用于WSN节点的操作、存储和处理；所述通信模块包括数据收发器，用于数据的接收和发送；所述可配置传感器模块将现场采集的物理量发送给处理模块，所述处理模块经过运算处理，将所述数据封装成帧，通过所述通信模块发送到所述车载网关。第三方面，本申请提供了一种车载网关，所述车载网关包括处理器模块、WSN收发模块、ADS－B模块、GPS模块，其中：所述处理器模块用于处理和存储数据；所述WSN收发模块用于所述WSN节点通信；所述ADS－B模块用于ADS－B通信，对外广播自身状态信息，对场面飞机和配有ADS－B设备的车辆进行实时监控；所述GPS模块用于提供精准定位源，以及修正无线传感器网络定位数据表和定位数据算法。可选的，所述车载网关还包括显示屏，所述显示屏用于实时显示监视数据、场面态势信息和告警及建议信息。本专利根据ADS－B、GPS和WSN技术在机场场面监控中的应用，基于此构建了软硬件可配置的场面监控系统，通过ADS－B、GPS和WSN的综合技术提供机场场面全方位实时监控等。该系统主要由WSN节点、车载网关、监控中心构成，文中详细介绍了各个组成的构成与设计。与传统单一的场面监控系统相比，该系统在有效的简化设备、降低成本的同时，可以提供更加全面精确的场面实时监测，增加场面监视范围，提高场面监视能力，也为后续的场面引导、协调提供支持，降低场面冲突事件的发生，以保障场面运行安全和效率，并降低管制员工作负荷，符合机场场面精益化运行的要求。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种可配置场面监控系统架构图；图2为本专利技术实施例提供的一种WSN节点内部结构图；图3为本专利技术实施例提供的一种车载网关内部结构图。具体实施方式本申请提出的基于ADS－B/GPS/WSN的可配置场面监控系统，主要由WSN节点、车载网关、监控中心构成。机场场面需监控的设备和信息种类繁多，且监视需求差别较大，所以本系统采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可配置场面监控系统，其特征在于，所述系统包括(WSN，Wireless Sensor Networks)无线传感器网络节点、车载网关和监控中心，其中：所述WSN节点，通过网络协议实现内部动态组网，采集数据，并通过路由策略将所述数据发送至所述车载网关；所述车载网关，将自身获取的数据和所述WSN节点发送的数据进行处理和显示，以(ADS－B，Automatic Dependent Surveillance–Broadcast)广播式自动相关监视报文的形式通过ADS－B接收机和地面站将数据发送至所述监控中心；所述监控中心通过所述ADS－B接收机和所述地面站接收ADS－B报文，通过监控中心软件对所述ADS－B报文进行数据解析和处理，以便实现场面飞机协同管理。

【技术特征摘要】
1.一种可配置场面监控系统，其特征在于，所述系统包括(WSN，WirelessSensorNetworks)无线传感器网络节点、车载网关和监控中心，其中：所述WSN节点，通过网络协议实现内部动态组网，采集数据，并通过路由策略将所述数据发送至所述车载网关；所述车载网关，将自身获取的数据和所述WSN节点发送的数据进行处理和显示，以(ADS－B，AutomaticDependentSurveillance–Broadcast)广播式自动相关监视报文的形式通过ADS－B接收机和地面站将数据发送至所述监控中心；所述监控中心通过所述ADS－B接收机和所述地面站接收ADS－B报文，通过监控中心软件对所述ADS－B报文进行数据解析和处理，以便实现场面飞机协同管理。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述车载网关接收ADS－B发射机和地面站发送的ADS－B报文，以便实现对场面飞机和车辆的监控。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述WSN节点采集的数据包括模拟量、开关量输入；所述WSN节点输出的数据包括模拟量、开关量输出。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：WSN节点包括可配置传感器模块、处理模块、通信模块，其中：所述可配置传感器模块包括至少两个可配置传感器，用于采集监控现场的图像和环境参数；所述处理模块包括微控制单元(MicrocontrollerUnit；MCU)，用于WSN节点的操作、存储和处理；所述通信模块包括数据收发器，用于数据的接收和发送；所述可配置传感器模块将现场采集的物理量发送给处理模块，所述处理模块经过运算处理，将所述数据封装成帧，通过所述通信模块发送到所述车载网关。5.根据权利要求1所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世军，郭鸿滨，
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