一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统技术方案

本发明专利技术提供了一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统，包括亚轨道可重复使用飞行器监测单元、亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元和亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元。该系统可以应用于商业航天与军民用航空协作中心，优势在于在亚轨道可重复飞行器上装载支持增强ADS

【技术实现步骤摘要】
一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统


[0001]本专利技术属于亚轨道可重复使用飞行器的监视服务
，尤其是涉及一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统。

技术介绍

[0002]在航天发射或再入活动期间，中国民用航空局会发布具有固定边界、持续时间较长、范围较大的临时飞行限制区，并禁止军用飞机和民用飞机进入临时飞行限制区。由于目前商业航天发射活动不频繁，临时飞行限制区对国家空域系统的军用航空和民用航空活动影响较小。在未来，中国将大力发展商业航天领域，亚轨道可重复使用飞行器发射活动将更加频繁，建立商业航天与军民用航空协作系统将成为趋势。现有商业航天通信网络虽然能够为亚轨道可重复使用飞行器提供精准的跟踪服务，但与空管自动化系统不兼容。如果国家航天局负责空域授权，则会降低国家空域系统的兼容性和容量，导致临时飞行限制区不再能够协调商业航天与军民用航空。
[0003]目前，ADS
‑
B技术作为空中交通监视服务技术，已广泛应用于民航飞机，其自动、相关、监视、广播等功能对中国高密度交通空域非常重要。为了建立商业航天与军民用航空协作系统，需要在原有ADS
‑
B技术的基础上设计面向亚轨道可重复使用飞行器的增强ADS
‑
B监视系统，并在亚轨道可重复飞行器上装载支持增强ADS
‑
B技术的ADS
‑
B应答器，为航空用户提供先进的监视服务，将态势感知信息实时共享给亚轨道可重复使用飞行器、民用飞机、军用飞机和空中交通管制员，实现商业航天与军民用航空无缝集成。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统，以提高亚轨道可重复使用飞行器的监视服务技术，降低商业航天发射对我国空域系统的影响。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统，包括亚轨道可重复使用飞行器监测单元、亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元和亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元；
[0007]所述亚轨道可重复使用飞行器监测单元，用于利用增强ADS
‑
B技术向地面端和其他配备ADS
‑
B应答器的飞行器广播配备ADS
‑
B应答器的亚轨道可重复使用飞行器的监视数据，并和亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元、亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元进行实时数据交互；
[0008]所述亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元，用于利用增强ADS
‑
B技术从其他配备ADS
‑
B应答器的飞行器和地面端接收ADS
‑
B报文信息，并向配备ADS
‑
B应答器的亚轨道可重复使用飞行器的交通信息显示屏提供监视数据，并和亚轨道可重复使用飞行器监测单元、亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元进行实时数据交互；
[0009]所述亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元，用于预测飞行器爆炸瞬间碎
片波及区域，并向地面端发送告警信息，使军民用飞行器提前避开危险区域，并和亚轨道可重复使用飞行器监测单元、亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元进行实时数据交互。
[0010]进一步的，所述其他配备ADS
‑
B应答器的飞行器，包括支持增强ADS
‑
B技术的亚轨道可重复使用飞行器、以及支持ADS
‑
B技术的军民用飞机及运载火箭；
[0011]所述亚轨道可重复使用飞行器监测单元中的监视数据，包括配备ADS
‑
B应答器的亚轨道可重复使用飞行器的识别号、经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、速度、爬升率、下降率、以及紧急情况指示；
[0012]所述亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元中的监视数据，包括其他配备ADS
‑
B应答器的军民用飞机的识别号、经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、速度、爬升率、下降率、以及紧急情况指示；
[0013]所述地面端，包括商业航天企业、空管局、军民航机场、卫星发射中心、以及商业航天与军民用航空协作中心。
[0014]进一步的，所述增强ADS
‑
B技术包括
[0015]在亚轨道可重复使用飞行器上安装1090ES和UAT数据链路；
[0016]根据不同飞行阶段进行信息更新率的自适应，使消息更新周期与亚轨道可重复使用飞行器的速度相匹配，规定在亚轨道可重复使用飞行器的上升和下降阶段：当亚轨道可重复使用飞行器速度为5～7.5马赫时，信息更新率为0.85～1秒/次；当亚轨道可重复使用飞行器速度为7.5～10马赫时，信息更新率为0.7～0.85秒/次；当亚轨道可重复使用飞行器速度为10～12.5马赫时，信息更新率为0.6～0.7秒/次；当亚轨道可重复使用飞行器速度为12.5～15马赫时，信息更新率为0.5～0.6秒/次；
[0017]修改UAT中的高度字段；
[0018]设置数据延迟的总数据延迟不超过1.0秒，未补偿数据延迟在1.0秒内不超过0.3秒；
[0019]增强亚轨道可重复使用飞行器的通信信号质量；
[0020]通过接收机中的ADS
‑
B GBT和机载ADS
‑
B补偿多普勒效应；
[0021]在亚轨道可重复使用飞行器经历等离子体效应之前，标称轨道可以作为ADS
‑
B意向信息。
[0022]进一步的，所述修改UAT中的高度字段具体包括：
[0023]使用保留的消息类型，专门为亚轨道可重复使用飞行器的飞行操作定义新的消息或消息类型；
[0024]引入一个高度类型位，在不同的场景下，在同一消息字段中显示不同的数字。
[0025]进一步的，所述增强亚轨道可重复使用飞行器的通信信号质量包括：
[0026]增加ADS
‑
B传输功率的最低要求；
[0027]将天线分集引入亚轨道可重复使用飞行器；
[0028]用一个高增益、低损耗和高带宽的天线传输ADS
‑
B信号。
[0029]进一步的，所述预测飞行器爆炸瞬间碎片波及区域，通过ε
‑
足迹表示所有碎片轨迹所占据的最小4D(空间
‑
时间)区域，将碎片轨迹问题改写成机会约束优化问题，通过违例参数与经验违例参数设定与包含约束移除的情景法变体求解，获取ε
‑
足迹得知更准确的碎片分散情况，据碎片分布密度实时处理成含有风险等级的椭圆区域，帮助军民用飞行器驾
驶员提前做出是否通过潜在危险区域的决策。
[0030]进一步的，所述系统实现过程如下：
[0031]步骤1：在亚轨道可重复使用飞行器上安装具备增强ADS
‑
B技术的ADS
‑
B应答器；
[0032]步骤2：利用增强ADS
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统，其特征在于：包括亚轨道可重复使用飞行器监测单元、亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元和亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元；所述亚轨道可重复使用飞行器监测单元，用于利用增强ADS
‑
B技术向地面端和其他配备ADS
‑
B应答器的飞行器广播配备ADS
‑
B应答器的亚轨道可重复使用飞行器的监视数据，并和亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元、亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元进行实时数据交互；所述亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元，用于利用增强ADS
‑
B技术从其他配备ADS
‑
B应答器的飞行器和地面端接收ADS
‑
B报文信息，并向配备ADS
‑
B应答器的亚轨道可重复使用飞行器的交通信息显示屏提供监视数据，并和亚轨道可重复使用飞行器监测单元、亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元进行实时数据交互；所述亚轨道可重复使用飞行器碎片预测及告警单元，用于预测飞行器爆炸瞬间碎片波及区域，并向地面端发送告警信息，使军民用飞行器提前避开危险区域，并和亚轨道可重复使用飞行器监测单元、亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元进行实时数据交互。2.根据权利要求1所述的一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统，其特征在于：所述其他配备ADS
‑
B应答器的飞行器，包括支持增强ADS
‑
B技术的亚轨道可重复使用飞行器、以及支持ADS
‑
B技术的军民用飞机及运载火箭；所述亚轨道可重复使用飞行器监测单元中的监视数据，包括配备ADS
‑
B应答器的亚轨道可重复使用飞行器的识别号、经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、速度、爬升率、下降率、以及紧急情况指示；所述亚轨道可重复使用飞行器态势感知单元中的监视数据，包括其他配备ADS
‑
B应答器的军民用飞机的识别号、经度、纬度、高度、俯仰角、偏航角、速度、爬升率、下降率、以及紧急情况指示；所述地面端，包括商业航天企业、空管局、军民航机场、卫星发射中心、以及商业航天与军民用航空协作中心。3.根据权利要求1所述的一种亚轨道可重复使用飞行器监视系统，其特征在于：所述增强ADS
‑
B技术包括在亚轨道可重复使用飞行器上安装1090ES和UAT数据链路；根据不同飞行阶段进行信息更新率的自适应，使消息更新周期与亚轨道可重复使用飞行器的速度相匹配，规定在亚轨道可重复使用飞行器的上升和下降阶段：当亚轨道可重复使用飞行器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万通，刁天茹，任诗雨，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：