基于ADS-B接收机报文数据的激光信道安全预警系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ADS

【技术实现步骤摘要】
基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警系统和方法


[0001]本专利技术涉及空间激光工程
，具体涉及一种能够保障航空器飞行安全的基于ADS
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B报文数据的激光信道安全预警系统和方法。

技术介绍

[0002]随着激光技术的发展，星地激光通信、卫星碎片激光测距、远程激光雷达等应用越来越广泛，随着使用的激光能量越来越高，应用越来越广泛，由此带来的航空器的飞行安全就显得尤为重要。目前空间激光工程还处在科研领域，大部分的激光站点布置在人烟稀少的地区，所以在实际应用中并未实际考虑到航空器的飞行安全，但长期来看，需要重要防范激光对航空器的安全问题，主要危险因素包括但不局限于以下三个方面：1、激光对飞行员的人身伤害；2、高能激光对飞机本体的损伤；3、一些特殊波段的激光，如中红外激光对某些军用飞机的光电传感器的信号干扰。
[0003]在空间激光工程领域，有很多应用场景是需要将激光对空发射，例如星地激光通信、卫星碎片激光测距、远程激光雷达、激光卫星定位等。在这些应用领域中，当地基激光设备工作时，均需要将高能激光朝着目标空域发射，如图1示例，航空器经过激光传输信道时，如未采取相应的保护措施会对飞行作业造成一定的损失。
[0004]目前在专利号为CN111968409B，名称为“一种基于实时ADS
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B数据的航空器中止起飞识别方法及系统”中提供了一种利用ADS
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B报文数据和机场跑道数据的飞机中止起飞的安全保障措施，在专利号为CN113012481A，名称为“一种用于飞机飞行环境监视的综合告警系统”中提供了一种基于ADS
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B及其他告警系统的综合飞行安全预警系统。两项专利中均利用了ADS
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B技术，即Automatic Dependent Surveillance
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Broadcast,广播式自动相关监视技术，是国际民航组织确定的未来主要监视技术，其自动地从相关机载设备获取参数向其他飞机或地面站广播飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息，以供管制员对飞机状态进行监控。但上述两项专利中均未涉及到目前高能激光对飞行安全问题。

技术实现思路

[0005]技术目的：为了避免航空器进入到激光信道中的危险，本专利技术提出一种了基于ADS
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B报文数据的激光信道安全预警系统，当有航空器经过激光信道时，可及时关闭激光发射，从而保证航空器的飞行安全。
[0006]技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警系统，其特征在于：包括雷达天线、ADS
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B接收机、激光指向预报单元、激光信道安全预警单元、激光设备主控单元和执行机构，其中，
[0008]ADS
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B接收机连接雷达天线，通过雷达天线获取所测空域内的所有航空器的实时数据，包括航空器的当前经度、纬度、高度和航向；并将获取的所有实时数据发送给激光信道安全预警单元；
[0009]激光指向预报单元，用于将地面激光站的信息数据发送给激光信道安全预警单元，信息数据包括激光站的经度、纬度、高程，还包括激光工作的时间、激光束的指向角和发散角；
[0010]激光信道安全预警单元，分别连接ADS
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B接收机、激光指向预报单元和激光主控单元，用于根据接收到的信息，计算出地面激光站对航空器的指向角和时间；将激光束与航空器的指向角分别进行数据匹配，判断同一时间，航空器和激光器的指向角的差值、俯仰角的差值是否均大于预设阈值；
[0011]激光主控单元，根据激光信道安全预警单元的数据匹配结果，判断是否发送操作指令给执行机构；
[0012]执行机构包括用于切断或开启激光束的光闸。
[0013]优选地，所述激光束的指向角与航空器的指向角均包括方位角和俯仰角。
[0014]优选地，执行机构还包括相机，由激光设备主控单元控制，在激光信道开启时，对激光观测区域进行拍照存储。
[0015]优选地，所述ADS
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B接收机支持多点定位MLAT。
[0016]一种基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警方法，应用于权利要求1所述的预警系统，其特征在于，包括以下步骤：
[0017](1)通过ADS
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B接收机获取监测空域内的所有航空器的实时数据，包括飞机当前经度、纬度、高度和航向；
[0018](2)通过激光指向预报单元获取地面激光站的信息数据，包括激光站的经度、纬度、高程，还包括激光工作的时间、激光束的方位角、俯仰角和发散角；
[0019](3)通过激光信道安全预警单元对步骤(1)和步骤(2)中的数据进行处理，计算出航空器的方位角和俯仰角；
[0020](4)由激光主控单元对激光束的方位角、俯仰角与航空器的方位角、俯仰角分别进行数据匹配，判断在同一时间，航空器和激光器的方位角的差值、俯仰角的差值是否大于预设阈值；
[0021](5)激光主控单元根据判断结果，发送相应的操作指令给光闸，若大于预设阈值，则地面激光站打开光闸，开启激光信道；否则断开光闸，关闭激光信道。
[0022]一种基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警方法，其特征在于，步骤(3)中，航空器的方位角的确定方法如下：
[0023](31)将地面激光站和航空器的位置分别用经纬度表示，即激光站经纬度A(latA，lonA)，航空器经纬度B(latB，lonB)，A点和B点分别表示地面激光站和航空器在地球表面的投影位置；
[0024](32)以地心为原点建立笛卡尔坐标系，赤道平面为XY平面，Z轴垂直于XY平面且与地球表面相交于点C，点A、点B的坐标分别表示为(Xa，Ya，Za)、(Xb，Yb，Zb)；
[0025](33)计算弧AB对应圆心角的弧度、弧AC对应圆心角的弧度、弧BC对应圆心角的弧度，以及弧AB的距离；
[0026](34)根据球面三角形的半角公式计算出地面激光站的方位角：
[0027]其中，
[0028]∠CAB即为航空器相对于激光站的方位角。
[0029]优选地，步骤(3)中，航空器的俯仰角E的确定方法如下：
[0030][0031][0032]其中，航空器B的高程H，L为A、B两点的直线距离。
[0033]优选地，步骤(4)中，在开启激光信道的同时，通过由相机对激光观测区域进行拍照留存。
[0034]有益效果：本专利技术具有如下技术效果：
[0035]本专利技术以ADS
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B接收机的技术理论为基础，监测航空器的飞行动态，在地基高能激光系统对空发射大能量激光时，通过实时接收航空器的报文数据，分析飞机实时位置信息和激光光束指向信息，进行坐标转化，将激光点的经纬度、高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警系统，其特征在于：包括雷达天线、ADS
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B接收机、激光指向预报单元、激光信道安全预警单元、激光设备主控单元和执行机构，其中，ADS
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B接收机连接雷达天线，通过雷达天线获取所测空域内的所有航空器的实时数据，包括航空器的当前经度、纬度、高度和航向；并将获取的所有实时数据发送给激光信道安全预警单元；激光指向预报单元，用于将地面激光站的信息数据发送给激光信道安全预警单元，信息数据包括激光站的经度、纬度、高程，还包括激光工作的时间、激光束的指向角和发散角；激光信道安全预警单元，分别连接ADS
‑
B接收机、激光指向预报单元和激光主控单元，用于根据接收到的信息，计算出地面激光站对航空器的指向角和时间；将激光束与航空器的指向角分别进行数据匹配，判断同一时间，航空器和激光器的指向角的差值、俯仰角的差值是否均大于预设阈值；激光主控单元，根据激光信道安全预警单元的数据匹配结果，判断是否发送操作指令给执行机构；执行机构包括用于切断或开启激光束的光闸。2.根据权利要求1所述的一种基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警系统，其特征在于：所述激光束的指向角与航空器的指向角均包括方位角和俯仰角。3.根据权利要求1所述的一种基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警系统，其特征在于：执行机构还包括相机，由激光设备主控单元控制，在激光信道开启时，对激光观测区域进行拍照存储。4.根据权利要求1所述的一种基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警系统，其特征在于：所述ADS
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B接收机支持多点定位MLAT。5.一种基于ADS
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B接收机报文数据的激光信道安全预警方法，应用于权利要求1所述的预警系统，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过ADS
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B接收机获取监测空域内的所有航空器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，姚红权，王启龙，宋建军，丁建永，李彬彬，
申请(专利权)人：南京先进激光技术研究院，
类型：发明
国别省市：