一种基于北斗短报文的航空器及应急导航通信系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于北斗短报文的航空器及应急导航通信系统，航空器包括前部电子舱和后部客舱；前部电子舱内包括机载接口设备、惯性测量单元、飞行管理系统、电子飞行包、多模接收机和通信管理单元/空中交通服务单元；后部客舱包括定位模块；定位模块基于多星座多频点信号采用定位模式自动选择方法确定航空器的最终位置；飞行管理系统根据第一定位参数或第二定位参数制定最佳飞行计划。本发明专利技术将定位模块进行升级，基于多星座多频点信号采用定位模式自动选择方法确定航空器的最终位置，实现多频点准确定位第二定位参数，同时还给出了特殊情况下制定最佳飞行计划并实现飞行任务的自动控制的方案。动控制的方案。动控制的方案。

An aircraft and emergency navigation communication system based on Beidou short message

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗短报文的航空器及应急导航通信系统


[0001]本专利技术涉及航空导航通信
，特别是涉及一种基于北斗短报文的航 空器及应急导航通信系统。

技术介绍

[0002]北斗短报文通信是指卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面监控中心之间 能够直接通过卫星信号进行双向信息传递，具备位置报告、应急搜救以及报文 通信三种基本功能，是北斗系统自主创新、通信导航融合创新的特色服务。北 斗三号系统短报文通信服务包括全球短报文通信(GSMC)服务和区域短报文 通信(RSMC)服务两种。其中，GSMC服务通过14颗中圆地球轨道(MEO) 卫星与北斗Ka星间链路，满足全球用户单次报文长度最大40个汉字的双向 通信需求；RSMC服务通过3颗地球静止轨道(GEO)卫星的双向数据传输能 力，向中国及周边地区地球表面及其向空中扩展1000千米高度的近地区域用 户，提供单次报文长度最大1000个汉字、平均时延优于2秒的通信服务。北 斗短报文服务可以帮助地面监控中心监视追踪航空器的飞行状态等信息，在通 用航空飞机监视追踪方面发挥的作用日益显著，但是在航空器应急导航通信方 面的应用价值还有待挖掘。
[0003]航空器应急导航通信系统是为了在通信中断或自然灾害等突发情况下，仍 能向地面监控中心传输航空器的监视追踪信息，以及向航空器前部电子舱设备 临时提供导航位置信息，保证航空器能够安全抵达指定位置，保障航空器和人 民生命财产安全。目前航空器前部电子舱内的多模接收机(MMR)和惯性测 量单元(IMU)是驾驶舱的主要导航源，通信管理单元/空中交通服务单元 (CMU/ATSU)通过卫星/甚高频(VHF)通信单元获取飞机监视、运行指挥、 飞机重要组件状态监视和地面业务支援等指令，与机载接口设备(AID)实现 空中交通管制(ATC)指令、航空运行控制(AOC)指令、航线管理控制(AAC) 指令、卫星通信(SATCOM)指令的单向传输，与飞行管理系统(FMS)实现 ATC指令、AOC指令和AAC指令的单向传输。上述设备和通信方式仅能为航 空器提供正常运行时的导航和通信服务，无法在特殊运行情况特别是MMR和 IMU无法正常工作时为航空器提供应急导航通信服务。另外，虽然具备北斗 短报文通信功能的北斗位置追踪终端能够与地面监控中心进行航空器位置、速 度、时间等参数以及大型数据的持续传输，但是终端内的定位模块接收的北斗 公开服务信号仍比较单一，无法提供多频定位服务。因此，急需对具备北斗三 号短报文通信功能的位置追踪终端进行升级，完善基于北斗短报文的机载应急 导航通信系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于北斗短报文的航空器及应急导航通信系统， 以实现多星座多频点定位获得航空器的最终定位位置，实现特殊情况下应急导 航。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于北斗短报文的航空器，航空器包 括：
[0006]前部电子舱和后部客舱；
[0007]所述前部电子舱内包括：机载接口设备、惯性测量单元、飞行管理系统、 电子飞行
包、多模接收机和通信管理单元/空中交通服务单元；
[0008]所述惯性测量单元分别与所述机载接口设备和飞行管理系统连接，所述飞 行管理系统分别与所述多模接收机和所述通信管理单元/空中交通服务单元连 接，所述通信管理单元/空中交通服务单元、所述多模接收机和所述电子飞行 包均与所述机载接口设备连接；
[0009]所述后部客舱包括：北斗位置追踪终端和GNSS天线；所述北斗位置追踪 终端包括定位模块和通信模块；所述定位模块分别与所述机载接口设备和所述 GNSS天线连接；所述通信模块分别与所述定位模块和所述GNSS天线连接；
[0010]所述GNSS天线用于接收多星座多频点信号；
[0011]所述定位模块用于接收多星座多频点信号，基于所述多星座多频点信号， 采用定位模式自动选择方法确定航空器的最终位置，并将第二定位参数发送至 所述机载接口设备进行存储；所述第二定位参数包括：航空器的最终定位位置、 时间和速度。
[0012]惯性测量单元，用于测量航空器的IMU姿态数据，并将所述IMU姿态数 据传输给所述飞行管理系统和所述机载接口设备；
[0013]多模接收机，用于计算航空器的MMR导航数据，并将所述MMR导航数 据传输给所述飞行管理系统和所述机载接口设备；
[0014]所述机载接口设备还用于存储所述第一定位参数；所述第一定位参数包括 IMU姿态数据和MMR导航数据；
[0015]当正常情况时，则所述机载接口设备将所述第一定位参数发送至所述电子 飞行包进行显示；所述飞行管理系统根据所述第一定位参数制定最佳飞行计划 并实现飞行任务的自动控制；
[0016]当特殊情况时，则所述机载接口设备将所述第二定位参数发送至所述电子 飞行包进行显示；所述机载接口设备将所述第二定位参数通过所述通信管理单 元/空中交通服务单元发送至所述飞行管理系统，以使所述飞行管理系统根据 所述第二定位参数制定最佳飞行计划并实现飞行任务的自动控制；所述特殊情 况为多模接收机和/或惯性测量单元无法工作时；
[0017]所述通信模块用于接收所述定位模块发送的所述第二定位参数，并以短报 文的形式转发至GNSS天线，以使所述GNSS天线通过北斗三号卫星发送至地 面监控中心。
[0018]可选地，所述通信管理单元/空中交通服务单元用于生成ACARS+指令， 并将所述ACARS+指令依次通过所述机载接口设备、所述通信模块、所述 GNSS天线和北斗三号卫星发送至所述地面监控中心；当所述地面监控中心接 收到所述ACARS+指令时，则将ACARS+数据依次通过北斗三号卫星、所述 GNSS天线和所述通信模块发送至所述机载接口设备进行存储；所述ACARS+ 指令为机组向地面请求上传大型数据指令；所述ACARS+数据为大于设定数 据量的数据。
[0019]可选地，所述前部电子舱内还包括：卫星/甚高频通信单元，分别与地面 监控中心和通信管理单元/空中交通服务单元连接；
[0020]所述卫星/甚高频通信单元用于接收下传指令和上传指令；所述下传指令 是由所述通信管理单元/空中交通服务单元生成的；所述下传指令包括：空中 交通管制ATC请求指令、近距离下传数据指令和卫星通信SATCOM请求指令； 所述ATC请求指令为机组向地面请
求放行的指令；所述近距离下传数据指令 为近距离机组向地面发布下传数据的指令；所述SATCOM请求指令为远距离 机组向地面请求数据的指令；
[0021]所述上传指令是由所述地面监控中心生成的；所述上传指令包括：空中交 通管制ATC批准指令、近距离上传数据指令和卫星通信SATCOM广播指令； 所述ATC批准指令为地面向机组批准放行的指令；所述近距离上传数据指令 为近距离地面向机组发布上传数据的指令；所述SATCOM广播指令为远距离 地面向机组广播数据；
[0022]所述卫星/甚高频通信单元将所述下传指令发送至所述地面监控中心，将 所述上传指令发送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗短报文的航空器，其特征在于，所述航空器包括：前部电子舱和后部客舱；所述前部电子舱内包括：机载接口设备、惯性测量单元、飞行管理系统、电子飞行包、多模接收机和通信管理单元/空中交通服务单元；所述惯性测量单元分别与所述机载接口设备和飞行管理系统连接，所述飞行管理系统分别与所述多模接收机和所述通信管理单元/空中交通服务单元连接，所述通信管理单元/空中交通服务单元、所述多模接收机和所述电子飞行包均与所述机载接口设备连接；所述后部客舱包括：北斗位置追踪终端和GNSS天线；所述北斗位置追踪终端包括定位模块和通信模块；所述定位模块分别与所述机载接口设备和所述GNSS天线连接；所述通信模块分别与所述定位模块和所述GNSS天线连接；所述GNSS天线用于接收多星座多频点信号；所述定位模块用于接收多星座多频点信号，基于所述多星座多频点信号，采用定位模式自动选择方法确定航空器的最终位置，并将第二定位参数发送至所述机载接口设备进行存储；所述第二定位参数包括：航空器的最终定位位置、时间和速度。惯性测量单元，用于测量航空器的IMU姿态数据，并将所述IMU姿态数据传输给所述飞行管理系统和所述机载接口设备；多模接收机，用于计算航空器的MMR导航数据，并将所述MMR导航数据传输给所述飞行管理系统和所述机载接口设备；所述机载接口设备还用于存储所述第一定位参数；所述第一定位参数包括IMU姿态数据和MMR导航数据；当正常情况时，则所述机载接口设备将所述第一定位参数发送至所述电子飞行包进行显示；所述飞行管理系统根据所述第一定位参数制定最佳飞行计划并实现飞行任务的自动控制；当特殊情况时，则所述机载接口设备将所述第二定位参数发送至所述电子飞行包进行显示；所述机载接口设备将所述第二定位参数通过所述通信管理单元/空中交通服务单元发送至所述飞行管理系统，以使所述飞行管理系统根据所述第二定位参数制定最佳飞行计划并实现飞行任务的自动控制；所述特殊情况为多模接收机和/或惯性测量单元无法工作时；所述通信模块用于接收所述定位模块发送的所述第二定位参数，并以短报文的形式转发至GNSS天线，以使所述GNSS天线通过北斗三号卫星发送至地面监控中心。2.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的航空器，其特征在于，所述通信管理单元/空中交通服务单元用于生成ACARS+指令，并将所述ACARS+指令依次通过所述机载接口设备、所述通信模块、所述GNSS天线和北斗三号卫星发送至所述地面监控中心；当所述地面监控中心接收到所述ACARS+指令时，则将ACARS+数据依次通过北斗三号卫星、所述GNSS天线和所述通信模块发送至所述机载接口设备进行存储；所述ACARS+指令为机组向地面请求上传大型数据指令；所述ACARS+数据为大于设定数据量的数据。3.根据权利要求1所述的基于北斗短报文的航空器，其特征在于，所述前部电子舱内还包括：卫星/甚高频通信单元，分别与地面监控中心和通信管理单元/空中交通服务单元连接；
所述卫星/甚高频通信单元用于接收下传指令和上传指令；所述下传指令是由所述通信管理单元/空中交通服务单元生成的；所述下传指令包括：空中交通管制ATC请求指令、近距离下传数据指令和卫星通信SATCOM请求指令；所述ATC请求指令为机组向地面请求放行的指令；所述近距离下传数据指令为近距离机组向地面发布下传数据的指令；所述SATCOM请求指令为远距离机组向地面请求数据的指令；所述上传指令是由所述地面监控中心生成的；所述上传指令包括：空中交通管制ATC批准指令、近距离上传数据指令和卫星通信SATCOM广播指令；所述ATC批准指令为地面向机组批准放行的指令；所述近距离上传数据指令为近距离地面向机组发布上传数据的指令的指令；所述SATCOM广播指令为远距离地面向机组广播数据的指令；所述卫星/甚高频通信单元将所述下传指令发送至所述地面监控中心，将所述上传指令发送至所述通信管理单元/空中交通服务单元；所述通信管理单元/空中交通服务单元将ATC请求指令、ATC批准指令、近距离下传数据指令和近距离上传数据指令发送至所述飞行管理系统，以使所述飞行管理系统根据第一定位参数、ATC请求指令、ATC批准指令、近距离下传数据指令和近距离上传数据指令制定最佳飞行计划并实现飞行任务的自动控制；或根据第二定位参数、ATC请求指令、ATC批...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志鹏，朱衍波，王洪文，方堃，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：