CN100466014C - 机场场面移动目标监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机场场面移动目标监视系统，包括依次连接的第三方网络、监控中心、数个地面站和数个移动终端，监控中心通过有线网络与第三方网络和各地面站连接，接收飞机位置、地面站GPS定位和各移动终端位置信息，并向各地面站发送防撞告警和自由报文信息；地面站与各移动终端、各移动终端之间通过无线自组织网络连接，每个移动终端都以广播形式向地面站和其他移动终端广播其位置信息，地面站将防撞告警和自由报文信息向各个移动终端广播。本发明通过在各移动终端之间建立无线自组织网络进行自组通信，实现了在较高机场交通流量、复杂机场布局以及低能见度条件下提供高质量、高精度和高速率的机场场面移动目标监视。

Description

机场场面移动目标监视系统

技术领域

本发明涉及一种航空通信、监视系统，特别是一种为机场飞机和车辆提供监视功能的机场场面移动目标监视系统。

背景技术

对于机场使用的场面移动目标引导和控制系统(SMGCS)，其技术状态经过了简单视觉SMGCS和复杂视觉SMGCS阶段。简单视觉SMGCS应用于早期或小机场管理，立足于“看得见和被看得见”，因而只能通过减小速度、遵从特殊运行规则来实现机场管理，从而机场容量较小；复杂视觉SMGCS则是相对先进和复杂的引导系统，使用现代技术的交换滑行道中心线和禁止行驶线信息，以提示飞机避免与地面车辆相撞，目前在中、高密度机场广泛应用。

随着世界航空业务量的高速增长，上述传统的通信、导航、监视及空中交通管理手段已经越来越不能满足航空发展要求，具体体现在：(1)现有系统主要采用场面监视雷达进行跑道、滑行道和机场场面移动目标的活动引导及监视，而场面监视雷达多为一次雷达，通过对移动目标雷达回波分析计算来探测目标的具体位置，不仅受地形、地杂波、天气等外界因素影响较大，而且不可避免地存在探测盲区，如被候机楼、廊桥等遮挡的区域，使现有系统在低能见度或高复杂度情况下易发生停航、延误以及事故等现象；(2)随着机场交通流量的增长，地面布局日益复杂，而且越来越多要求在低能见度条件下运行，仅靠机场管制员在监控中心来监视整个机场场面的方式逐渐显示出其落后性。现有系统需要知道二次雷达和飞行计划数据才能获得飞机标识，而对于场面车辆则无法获得标识。同样，机场移动车辆的驾驶员也不能了解其所处位置及整个机场运动情况，更重要的是不能及时获得报警信息，使高密度、大容量机场存在飞机与移动车辆相撞的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是解决现有机场场面监视受气候影响、存在探测盲区及不能识别地面目标等局限性，提供一种机场场面移动目标监视系统，无论机场平面在何密度、何能见度和何复杂度条件下均能支持飞机和车辆移动的监视，保证飞机和车辆安全、有序、迅速的移动。

为了实现上述目的，本发明提供了一种机场场面移动目标监视系统，包括依次连接的第三方网络、监控中心、数个地面站和数个移动终端，监控中心通过有线网络与第三方网络和各地面站连接，从第三方网络接收飞机位置信息，从各地面站接收其GPS定位信息和各移动终端位置信息，对上述信息进行实时处理与综合态势显示后向各地面站发送防撞告警和自由报文信息；地面站与各移动终端、各移动终端之间通过无线自组织网络连接，每个移动终端都以广播形式向地面站和其他移动终端广播其位置信息，地面站将所述防撞告警和自由报文信息向各个移动终端广播。

所述监控中心包括分别与监控中心通信处理模块连接的地面站通信模块、第三方网络通信模块和监控中心应用层模块；地面站通信模块与各地面站连接，在地面站和监控中心通信处理模块之间传输数据报文；第三方网络通信模块与第三方网络连接，在第三方网络和监控中心通信处理模块之间传输数据报文；监控中心应用层模块对监控中心通信处理模块的数据进行综合处理，在电子地图上进行整体态势显示，并将应用层数据报文传输给监控中心通信处理模块；监控中心通信处理模块将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析和报文分发处理。

所述地面站包括分别与地面站通信处理模块连接的监控中心通信模块、无线自组织网络模块、DGPS模块和地面站应用层模块；监控中心通信模块与监控中心连接，在监控中心和地面站通信处理模块之间传输数据报文；无线自组织网络模块通过无线自组织网络与各移动终端连接，在各移动终端和地面站通信处理模块之间传输数据报文；DGPS模块向地面站通信处理模块提供差分GPS信息；地面站应用层模块对地面站通信处理模块的数据进行综合处理，并将应用层数据报文传输给地面站通信处理模块；地面站通信处理模块将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析、数据融合和报文分发处理。

所述移动终端包括与移动终端通信处理模块连接的无线自组织网络模块、移动终端应用层模块和GPS模块，无线自组织网络模块通过无线自组织网络与地面站和其他移动终端连接，在移动终端通信处理模块与地面站和其他移动终端之间传输数据报文，GPS模块向移动终端通信处理模块提供GPS位置信息，移动终端应用层模块对移动终端通信处理模块的数据进行综合处理，在电子地图上显示以移动终端为中心的局部态势，组织应用层的数据报文传输给移动终端通信处理模块，移动终端通信处理模块将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析、数据融合和报文分发处理。

本发明提供一种机场场面移动目标监视系统，通过在机场各个移动终端之间建立无线自组织网络进行自组通信，实现了复杂活动状态下场面移动目标的监视。本发明突破了雷达探测获取飞机位置信息的传统监视模式，采用了无线自组织网络通信技术，飞机位置信息分别来源于第三方网络和地面站，克服了机场场面监视雷达受地杂波影响存在探测盲区、受气候影响在低能见度情况下无法正常监视等技术缺陷。进一步地，本发明还通过无线自组织网络通信技术建立了各移动终端与地面站、各移动终端之间的通信，不仅克服了现有系统不能识别地面车辆和个人终端的局限性，还使地面车辆和个人终端可感知其位置、可显示其所在环境并可预测碰撞危险，使本发明能够在较高的机场交通流量、复杂的机场布局以及低能见度条件下提供高质量、高精度、高速率的监视，同时减轻了机场管制员人工目视监控的工作量。本发明可向驾驶员、飞行员、地勤人员和管制员提供实时的移动目标状况显示，提高了机载防撞系统(ACAS)精度，减少了虚警率，是改善未来空中交通安全状况理想的技术方案。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1本发明机场场面移动目标监视系统结构示意图；

图2本发明监控中心的结构示意图；

图3为本发明监控中心通信处理模块的结构示意图；

图4为本发明地面站通信模块的结构示意图；

图5为本发明第三方网络通信模块的结构示意图；

图6为本发明监控中心应用层模块的结构示意图；

图7为本发明地面站的结构示意图；

图8为本发明地面站通信处理模块的结构示意图；

图9为本发明监控中心通信模块的结构示意图；

图10为本发明无线自组织网络模块的结构示意图；

图11为本发明地面站应用层模块的结构示意图；

图12为本发明移动终端的结构示意图；

图13为本发明移动终端通信处理模块的结构示意图；

图14为本发明移动终端应用层模块的结构示意图；

图15为本发明监控中心通信处理模块实施结构示意图；

图16为本发明监控中心应用层模块实施结构示意图；

图17为本发明地面站通信处理模块实施结构示意图；

图18为本发明地面站应用层模块实施结构示意图；

图19为本发明移动终端通信处理模块实施结构示意图；

图20为本发明移动终端应用层模块实施结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明机场场面移动目标监视系统结构示意图。本发明机场场面移动目标监视系统包括依次连接的第三方网络1、监控中心2、数个地面站3和数个移动终端4，其中第三方网络1是指现有机场有线信息网络，包括位置信息网络和气象信息网络等，位置信息网络提供场面监视雷达探测的飞机位置数据；移动终端4包括飞机、地面车辆和个人终端，而地面车辆是指飞机救援车、消防车、机场摆渡车、货物牵引车、餐车、悬梯车等。本发明所述的监视(Surveillance)是指通过移动区内所有飞机和车辆的位置报告，为飞机、车辆和机场管制员提供机场移动区域的交通态势图。如图1所示，监控中心2通过有线网络与第三方网络1连接，从第三方网络1获取飞机位置信息和气象等信息，监控中心2通过有线网络与各地面站3连接，从各地面站3接收其GPS定位信息和各移动终端4的位置信息，监控中心2对上述信息进行实时处理与综合态势显示后，向第三方网络1和各地面站3发送，一方面通过第三方网络1实现网络信息共享，另一方面通过各地面站3向各个移动终端4广播；地面站3通过无线自组织网络5与各移动终端4连接，接收各移动终端4的位置信息向监控中心2发送，同时接收监控中心2发送的报文信息和防撞告警信息向各个移动终端4广播；此外，各移动终端4也通过无线自组织网络5相互通信，自组交换目标位置等多种信息。

本发明上述技术方案是通过在空中、地面布局日益复杂机场的多个移动终端之间建立无线自组织网络，实现了复杂活动状态下场面移动目标的监视。本发明突破了雷达探测获取飞机位置信息的传统监视模式，采用了无线自组织网络通信技术，飞机位置信息分别来源于第三方网络1和地面站3，克服了机场场面监视雷达受地杂波影响存在探测盲区、受气候影响在低能见度情况下无法正常监视等技术缺陷。进一步地，本发明还通过无线自组织网络通信技术建立了各移动终端4与地面站3、各移动终端4之间的通信，不仅克服了现有系统不能识别地面车辆和个人终端的局限性，还使地面车辆和个人终端可感知其位置、可显示其所在环境并可预测碰撞危险，使本发明能够在较高的机场交通流量、复杂的机场布局以及低能见度条件下提供高质量、高精度、高速率的监视，同时减轻了机场管制员人工目视监控的工作量。本发明可向驾驶员、飞行员、地勤人员和管制员提供实时的移动目标状况显示，提高了机载防撞系统(ACAS)精度，减少了虚警率，是改善未来空中交通安全状况理想的技术方案。

本发明机场场面移动目标监视系统的工作过程为：移动终端4之间以及移动终端4与地面站3之间通过无线自组织网络5进行通信，每个移动终端4都以广播的形式向地面站3和其他移动终端广播其位置信息，其中飞机位置信息是三维位置信息；地面站3将上述位置信息以及其自身GPS定位信息通过有线网络向监控中心2发送；监控中心2同时通过有线网络从第三方网络1获取飞机位置信息和气象等信息，对上述来自于地面站3和第三方网络1的信息进行实时处理和综合态势显示，生成防撞告警和自由报文等信息向各地面站3发送，自由报文信息包括气象及相关信息；各地面站3通过无线自组织网络向各个移动终端4广播防撞告警和自由报文等信息，每个移动终端都会接收到飞机位置、其他移动终端位置、气象、防撞告警等信息，实时显示以本移动终端为中心一定范围内的机场场面移动终端的活动情况，当预测到碰撞危险或收到防撞告警时，给出视听上的防撞告警提示；各移动终端自己也有冲突告警功能，根据其所处的位置及整个场面状态评估交通碰撞，指示或指引飞机和车辆的分流，必要时本身发出告警通知。

图2为本发明监控中心的结构示意图。监控中心2包括分别与监控中心通信处理模块21连接的地面站通信模块22、第三方网络通信模块23和监控中心应用层模块24。其中地面站通信模块22与各地面站3连接，在地面站3和监控中心通信处理模块21之间传输数据报文，第三方网络通信模块23与第三方网络1连接，在第三方网络1和监控中心通信处理模块21之间传输数据报文，监控中心应用层模块24对监控中心通信处理模块21的数据进行综合处理，在电子地图上进行整体态势显示，并将应用层数据报文传输给监控中心通信处理模块21，监控中心通信处理模块21将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析和报文分发处理。具体地说，地面站通信模块22等待地面站3的连接请求，建立和维护与各个地面站3的连接，记录各个地面站3的状态信息，将各个地面站3的数据报文传输到监控中心通信处理模块21，并将监控中心通信处理模块21的数据报文转发到各个地面站3。第三方网络通信模块23建立和维护与第三方网络1的连接，记录第三方网络1的状态信息，将第三方网络1的数据报文传输到监控中心通信处理模块21，并将监控中心通信处理模块21的数据报文转发到第三方网络1。监控中心应用层模块24对需要实时动态显示的数据进行综合处理，在电子地图上进行整体态势显示，提供系统管理功能并组织应用层的数据报文传输给监控中心通信处理模块21。监控中心通信处理模块21将收到的各个地面站、第三方网络和应用层的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析、报文分发处理后，再传输到相应的目的模块。

本发明监控中心引入了第三方网络信息，提供了飞机位置信息进行位置融合，同时提供了气象等辅助信息，辅助移动终端做出决策。本发明上述技术方案实现了机场大范围内的综合态势显示和自动冲突告警，为管制人员提供了便捷的监视途径和信息发布平台。

图3为本发明监控中心通信处理模块的结构示意图。监控中心通信处理模块21包括依次连接的输入报文处理模块211、地址解析分发模块212和输出报文处理模块213，其中输入报文处理模块211对来自地面站、应用层和第三方网络的输入报文进行缓存、分类和处理，所有处理后的报文按优先级放入输入报文汇聚队列；地址解析分发模块212从输入报文汇聚队列取出优先级最高的数据报文进行地址解析，进行数据报文的分发；输出报文处理模块213接收各种报文，分别按照不同目的模块的报文格式进行组报和缓存。此外，输入报文处理模块211和地址解析分发模块212之间还连接有链路状态记录模块214和应用路由模块215，链路状态记录模块214接收链路状态信息报文，进行链路状态解析，并将链路状态的变化及时地通知应用路由模块215，以便及时更新动态路由表，应用路由模块215解析路由查询请求，返回数据报文的正确路由目的地址。本发明监控中心通信处理模块是实现场面综合态势显示和防撞功能的数据处理核心，上述技术方案实现了多元数据的分类、融合、优先级排队和分发，保证了本发明在高密度、低能见度和高复杂度条件下实现高质量、高精度和高速率的数据处理。

图4为本发明地面站通信模块的结构示意图。地面站通信模块22包括地面站接入模块221、合法性验证模块222、链路维护模块223、地面站数据报文接入模块224、链路状态信息采集模块225和链路状态信息报告生成模块226。其工作过程为：监控中心2为了与地面站3通信，首先地面站接入模块221等待地面站3的连接请求，将地面站3的连接请求发送给合法性验证模块222进行用户登录状态与合法性验证；如果未通过，拒绝接入；如果通过，链路维护模块223更新链路信息，并向地面站数据报文接入模块224发送信号；然后，地面站数据报文接入模块224创建数据传输线程，转发输入输出的数据报文，同时链路状态信息采集模块225采集报文中的链路状态信息，链路状态信息报告生成模块226组成链路状态信息报告，最后发送给监控中心通信处理模块21；如果链路出错，监控中心通信处理模块21发出警报，同时地面站接入模块221重新等待地面站3的接入。本发明地面站通信模块在地面站和监控中心之间建立起数据通信，中转地面站信息和监控中心信息，地面站信息通过该模块引入，监控中心信息通过该模块被发送到地面站，进而发布给移动终端。从上述技术方案可以看出，本发明地面站通信模块具有良好的可扩展性和兼容性，即使地面站接口改变也不会影响其他模块。

图5为本发明第三方网络通信模块的结构示意图。第三方网络通信模块23包括第三方网络接入模块231、链路维护模块232、第三方网络用户信息记录模块233、第三方网络数据报文接入模块234、链路状态信息采集模块235和链路状态信息报告生成模块236。其工作过程为：监控中心2为了与第三方网络1通信，首先第三方网络接入模块231向第三方网络1发出连接请求，传送用户信息进行登录，如果未通过，拒绝接入，如果成功，链路维护模块232更新链路信息，并向第三方网络数据报文接入模块234发送信号；然后第三方网络数据报文接入模块234创建数据传输线程，转发输入输出的数据报文，同时链路状态信息采集模块235采集报文中的链路状态信息，链路状态信息报告生成模块236组成链路状态信息报告发送给监控中心通信处理模块21；如果链路出错，监控中心通信处理模块21发出警报，同时第三方网络接入模块231重新尝试发送连接请求。本发明第三方网络通信模块在第三方网络和监控中心之间建立起数据通信，中转第三方网络信息和监控中心信息，监控中心通过该模块引入系统必须的飞机位置信息以及气象等辅助信息。从上述技术方案可以看出，本发明第三方网络通信模块也具有良好的可扩展性和兼容性，即使第三方网络接口改变也不会影响其他模块。

图6为本发明监控中心应用层模块的结构示意图。监控中心应用层模块24包括输入数据处理模块241、输出数据处理模块242、系统管理模块243和电子地图模块244，监控中心应用层模块24接收的所有报文均送入输入数据处理模块241进行数据报文的有效信息提取，监控中心应用层模块24输出的所有报文均经过输出数据处理模块242进行组报处理后送到监控中心通信处理模块21；系统管理模块243对于来自监控中心通信处理模块21的多种数据进行融合处理，并处理地面站配置参数、气象等信息生成应用层信息；电子地图模块244读取地图文件和移动终端位置信息，进行综合态势显示。本发明监控中心应用层模块提供了便捷的、人性化的人机交互途径，为管制员提供了综合态势显示功能，同时提供了可视化的碰撞告警和自由信息发布功能，此外通过系统管理功能保证了系统的运行可靠性。

图2～图6所示的本发明监控中心的技术方案实现了机场大范围内的综合态势显示和自动冲突告警，使本发明能在高密度、低能见度和高复杂度条件下实现高质量、高精度和高速率的监视。监控中心通信处理模块作为场面综合态势显示和防撞功能的数据处理核心，实现了多元数据的分类、融合、优先级排队、分发，地面站通信模块中转地面站信息和监控中心信息，第三方网络通信模块中转第三方网络信息和监控中心信息，监控中心应用层模块提供了便捷的、人性化的人机交互途径。在实现上述功能的同时，又使本发明监控中心具有良好的可扩展性、兼容性和可靠性，即使地面站接口或第三方网络接口改变也不会影响其他模块正常工作。

图7为本发明地面站的结构示意图。地面站3包括分别与地面站通信处理模块31连接的监控中心通信模块32、无线自组织网络模块33、地面站应用层模块34和DGPS模块35。监控中心通信模块32与监控中心2连接，在监控中心2和地面站通信处理模块31之间传输数据报文，无线自组织网络模块33通过无线自组织网络与各移动终端4连接，在各移动终端4和地面站通信处理模块31之间传输数据报文，DGPS模块35向地面站通信处理模块31提供差分GPS信息，地面站应用层模块34对地面站通信处理模块31的数据进行综合处理，并将应用层数据报文传输给地面站通信处理模块31，地面站通信处理模块31将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析、数据融合和报文分发处理。具体地说，监控中心通信模块32建立和维护与监控中心2的连接，发送地面站3的链路状态信息，将监控中心2的数据报文传输到地面站通信处理模块31，并将地面站通信处理模块31的数据报文转发到监控中心2；无线自组织网络模块33建立和维护与无线自组织网络的连接，记录各移动终端4的状态信息，将各移动终端4的数据报文传输到地面站通信处理模块31，并将地面站通信处理模块31的数据报文转发到各移动终端4；DGPS模块35向地面站通信处理模块31提供差分GPS和GPS位置信息；地面站应用层模块34对来自地面站通信处理模块31的各种控制数据和现场调试数据进行综合处理，提供系统维护功能和现场调试功能，组织应用层的数据报文传输给地面站通信处理模块31；地面站通信处理模块31将收到的监控中心、无线自组织网络、地面站应用层模块和DGPS模块的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析、数据融合、报文分发处理后，再传输到相应的目的模块。

图8为本发明地面站通信处理模块的结构示意图。地面站通信处理模块31包括依次连接的输入报文处理模块311、地址解析路由模块312和输出报文处理模块313。输入报文处理模块311对来自地面站、应用层、无线自组织网络和DGPS模块的输入报文进行缓存、分类和处理，所有处理后的报文按优先级放入输入报文汇聚队列；地址解析路由模块312从输入报文汇聚队列取出优先级最高的数据报文进行地址解析，根据地址映射信息设置目的地址，进行数据报文的分发；输出报文处理模块313接收各种报文，分别按照不同目的模块的报文格式进行组报和缓存。此外，输入报文处理模块311和地址解析路由模块312之间还连接有链路状态记录模块314和地址映射模块315，链路状态记录模块314接收链路状态信息报文，进行链路状态解析，并将链路状态的变化及时地通知地址映射模块315，以便及时更新动态地址映射表，地址映射模块315解析路由查询请求，返回数据报文的正确映射目的地址。本发明地面站通信处理模块是实现场面监视所需要的移动终端位置信息和监控中心信息中转的核心，具有可以基于链路状态进行动态路由决策等优点，保证了地面站稳定、可靠、高效的工作。

图9为本发明监控中心通信模块的结构示意图。监控中心通信模块32包括接入监控中心模块321、链路维护模块322、地面站用户信息记录模块323、监控中心数据报文接入模块324、链路状态信息采集模块325和链路状态信息报告生成模块326。其工作过程为：地面站3为了与监控中心2通信，首先接入监控中心模块321向监控中心2发出连接请求，传送用户信息进行登录，如果未通过，拒绝接入，如果成功，链路维护模块322更新链路信息，并向监控中心数据报文接入模块324发送信号；然后监控中心数据报文接入模块324创建数据传输线程，转发输入输出的数据报文，同时链路状态信息采集模块325采集报文中的链路状态信息，链路状态信息报告生成模块326组成链路状态信息报告，最后发送给地面站的地面站通信处理模块31；如果链路出错，接入监控中心模块321重新尝试发送连接请求。本发明监控中心通信模块建立了地面站和监控中心之间的可靠连接，进而实现场面监视所需信息的有效传输，自动监测链路状态，出错自动重新发起连接请求。

图10为本发明无线自组织网络模块的结构示意图。无线自组织网络模块33包括依次连接的无线传输模块331、无线传输接口模块332、无线数据处理模块333和通信处理接口模块334，无线传输接口模块332还分别与信道接入控制模块335和链路维护模块336连接，链路维护模块336与对等实体表337连接。其工作过程为：地面站3为了与各移动终端4通信，首先由信道接入控制模块335向无线自组织网络发出入网请求，传送用户信息进行登录，如果未通过，拒绝接入，如果成功，链路维护模块336更新链路信息，同时监听其他移动终端的接入状态，更新对等实体表337；入网成功后，无线传输模块331通过无线传输接口模块332向无线数据处理模块333转发输入输出的数据报文，无线数据处理模块333对输入输出报文进行报文重组与解码操作，通过通信处理接口模块334与地面站通信处理模块31进行数据交换；如果链路出错，信道接入控制模块335重新尝试发送入网请求。本发明无线自组网络模块实现监控中心与移动终端组成的无线自组织网络之间的通信，引入场面监视必须的移动终端位置信息，并发布监控中心的防撞信息和自由报文，具有自组织信道分配和高效的无线数据传输等优点。

图11为本发明地面站应用层模块的结构示意图。地面站应用层模块34包括输入数据处理模块341、输出数据处理模块342、系统管理模块343和现场调试模块344。地面站应用层模块34接收的所有报文均送入输入数据处理模块341进行数据报文的有效信息提取，地面站应用层模块34输出的所有报文均经过输出数据处理模块342进行组报处理后送到地面站通信处理模块31；系统管理模块343对于来自地面站通信处理模块31的多种数据进行融合处理，同时接收监控中心2发来的远程维护命令，进行相应操作；现场调试模块344接收用户输入的现场调试命令，生成调试执行反馈报文。考虑到地面站无人值守，为了保证地面站的正确运转进而保证系统的可靠运行，本发明地面站应用层模块提供了远程系统配置功能，便于地面站的维护，同时提供的现场调试功能，对于地面站的现场维护、调试、升级有着重要作用。

图7～图11所示技术方案使本发明地面站具有可靠、有效并在最佳状态下稳定运行，地面站作为自组织网络的接入点，采集移动终端的位置信息发送给监控中心，同时将监控中心的信息发布给移动终端，并通过发布自身的位置信息，起到了定标的作用。地面站通信处理模块作为实现场面监视所需要的移动终端位置信息和监控中心信息中转的核心，可以基于链路状态进行动态路由决策，监控中心通信模块建立地面站和监控中心之间的可靠连接，无线自组网络模块实现监控中心与移动终端组成的无线自组织网络之间的通信，地面站应用层模块可保证地面站的正确运转进而保证系统的可靠运行。

图12为本发明移动终端的结构示意图。移动终端4包括分别与移动终端通信处理模块41连接的无线自组织网络模块42、移动终端应用层模块43和GPS模块44。其中无线自组织网络模块42通过无线自组织网络与地面站3连接，在地面站3和移动终端通信处理模块41之间传输数据报文，GPS模块44向移动终端通信处理模块41提供GPS位置信息，移动终端应用层模块43对移动终端通信处理模块41的数据进行综合处理，在电子地图上显示以移动终端为中心的局部态势，组织应用层的数据报文传输给移动终端通信处理模块41，移动终端通信处理模块41将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析、数据融合和报文分发处理。具体地说，无线自组织网络模块42建立和维护与无线自组织网络的连接，记录各个移动终端4和地面站3的状态信息，将各个移动终端和地面站的数据报文传输到移动终端通信处理模块41，并将移动终端通信处理模块41的数据报文转发到各个移动终端和地面站；移动终端应用层模块43对需要实时动态显示的数据进行综合处理，在电子地图上显示以移动终端为中心的局部态势，提供系统管理、现场调试功能，组织应用层的数据报文传输给移动终端通信处理模块41；GPS模块向移动终端通信处理模块41提供GPS位置信息；移动终端通信处理模块41将收到的无线自组织网络、应用层和GPS模块数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析处理、数据融合、报文分发处理后，再传输到相应的目的模块。

图13为本发明移动终端通信处理模块的结构示意图。移动终端通信处理模块41包括依次连接的输入报文处理模块411、地址解析分发模块412和输出报文处理模块413，输入报文处理模块411和地址解析分发模块412之间还连接移动终端链路状态记录模块414和中继路由模块415。输入报文处理模块411对来自无线自组织网络、应用层和GPS模块的输入报文进行缓存、分类和处理，所有处理后的报文按优先级放入输入报文汇聚队列；地址解析分发模块412从输入报文汇聚队列取出优先级最高的数据报文进行地址解析，根据中继路由信息设置目的地址进行数据报文的分发；输出报文处理模块413接收各种报文，分别按照不同目的模块的报文格式进行组报和缓存；中继路由模块415解析路由查询请求，查询动态中继路由信息，返回数据报文的正确中继路由目的地址。移动终端链路状态记录模块414接收移动终端群链路状态信息报文，进行链路状态解析，并将链路状态的变化及时地通知中继路由模块415，以便及时更新动态中继路由表。

图14为本发明移动终端应用层模块的结构示意图。移动终端应用层模块43包括依次连接的输入数据处理模块431、系统管理模块433和输出数据处理模块432，输入数据处理模块431还与电子地图模块434连接，输入数据处理模块431和系统管理模块433还与现场调试模块435连接。移动终端应用层模块43接收的所有报文均送入输入数据处理模块431进行数据报文的有效信息提取，移动终端应用层模块43输出的所有报文均经过输出数据处理模块432进行组报处理后送到移动终端通信处理模块41；系统管理模块433对于来自移动终端通信处理模块41的多种数据进行融合处理，同时接收用户输入的移动终端配置、升级参数，进行相应配置、升级操作，在电子地图界面上显示相应的执行结果反馈信息；电子地图模块434读取来自其他移动终端和地面站的位置信息数据，进行以本移动终端为中心的局部态势显示；现场调试模块435接收用户输入的现场调试命令，生成调试执行反馈报文。

图12～图14所示的本发明移动终端的技术方案实现了各个移动终端的标识与定位，同时提供了局部态势显示和防撞告警，为飞行员、驾驶员和个人提供了可视化的移动导引信息。移动终端通信处理模块作为实现局部态势显示和防撞功能的数据处理核心，实现了多元数据的分类、融合、优先级排队、分发，移动终端应用层模块为驾驶员和个人提供了局部态势显示功能，同时提供了可视化的碰撞告警和自由信息显示功能，建立了便捷的、人性化的人机交互途径。

进一步地，本发明上述技术方案还表明，相对于地面车辆和个人终端，地面站的地位与之相同，都是无线自组织网络中的一个通信个体，只是地面站同时起到了中继转发移动终端和监控中心的报文的作用。从这个意义上讲，如果没有地面站和监控中心，移动终端之间也可以通过上述技术方案直接通信并交换位置信息，使每个移动终端进行局部态势显示和防撞提示，系统仍然可以工作，只是没有了第三方网络的信息和综合态势。

本发明前述技术方案中涉及的无线自组织网络是指由一组无线移动节点组成、不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的一种网络体系，该网络体系所需的人工干扰最少，是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络。各个网络节点相互协作，通过无线链路进行通信，交换信息，实现信息和服务的共享。网络节点能够动态的、随意的、频繁的进入和离开网络，而常常不需要事先告警或通知，而且不会破坏网络中其他节点的通信。具体到本发明无线自组织网络，其工作方式为：将信道划分为时隙，每一个时隙都能被安装在飞行器、地面车辆和固定地面站上的通信单元用来发送数据，基于自组织时分多址(STDMA)，时隙由所有站点自行组织使用，任何一个站点都根据事先约定的协议选择和预约其希望使用的时隙。本发明无线自组织网络的节点信息通过广播发布，如果一个节点不在广播范围内就接收不到，而不是像通常的无线自组织网络那样，由中间节点进行信息的中继转发，直到到达目的节点。本发明无线自组织网络通过这种简化，既适合了场面监视的需要，又大大提高了本发明高质量、高精度和高速率的监视。因为如果一个节点不在另一个节点的广播范围内，肯定不会发生碰撞，因此收不到位置信息也没有关系。何况本发明技术方案中，每个移动终端的位置信息都会通过地面站收集到监控中心，会在监控中心进行全局态势显示，如果有碰撞可能，也会通过告警报文得到通知。

前面已将本发明技术方案作了全面说明，使本发明实现了在较高的机场交通流量、复杂的机场布局以及低能见度条件下提供高质量、高精度和高速率的监视。在上述技术方案基础上，各功能模块可以有多种实现方式，下面通过部分模块的具体实现方案进一步详细说明本发明的技术方案。

图15为本发明监控中心通信处理模块实施结构示意图。如图3和图15所示，监控中心通信处理模块21包括输入报文处理模块211、地址解析分发模块212、输出报文处理模块213、链路状态记录模块214和应用路由模块215。具体地：

输入报文处理模块211包括地面站输入报文缓存模块、地面站输入报文分类模块、地面站输入报文处理模块，应用层输入报文缓存模块、应用层输入报文分类模块、应用层输入报文处理模块，第三方网络输入报文缓存模块、第三方网络输入报文分类模块和第三方网络输入报文处理模块，以及输入报文汇聚队列。来自地面站、应用层和第三方网络的输入报文分别送入相应的报文输入缓存模块缓存，然后经过各自的报文分类模块进行详细分类，分类后的数据经过相应的处理模块进行地址解析分发前数据预处理，所有的预处理后报文按优先级放入输入报文汇聚队列。

地址解析分发模块212包括地址解析模块、地址处理模块和报文分发模块。地址解析模块从输入报文汇聚队列取出优先级最高的数据报文进行地址解析，地址处理模块根据应用路由信息设置目的地址，报文分发模块根据新生成的目的地址进行数据报文的分发。

输出报文处理模块213包括地面站输出报文组报模块、地面站输出报文缓存模块、应用层输出报文组报模块、应用层输出报文缓存模块、第三方网络输出报文组报模块和第三方网络输出报文缓存模块。来自报文分发模块的各种报文分别按照不同目的模块的报文格式进行组报，送入到相应的输出报文缓存模块。

链路状态记录模块214包括地面站链路状态记录模块和第三方网络链路状态记录模块，他们分别接收来自监控中心应用层模块24的链路状态信息报文，进行链路状态解析，并将链路状态的变化及时地通知应用路由模块215以便及时更新动态路由表。

应用路由模块215包括应用路由处理模块、应用路由查询模块、应用路由记录模块和应用路由生成与控制模块。应用路由生成与控制模块根据链路状态记录模块的信息，生成动态路由表，通过应用路由记录模块进行记录。应用路由处理模块解析地址处理模块的路由查询请求，通过应用路由查询模块查询应用路由记录模块的动态路由信息，返回数据报文的正确路由目的地址。

图16为本发明监控中心应用层模块实施结构示意图。如图6和图16所示，监控中心应用层模块24包括输入数据处理模块241、输出数据处理模块242、系统管理模块243和电子地图模块244。具体为：

输入数据处理模块241包括输入报文缓存模块、输入报文分类模块、输入报文转发模块、电子地图数据处理模块、融合数据处理模块和系统管理数据处理模块，输出数据处理模块242包括输出报文组报模块和输出报文缓存模块。监控中心应用层模块24接收的所有报文均送入输入报文缓存模块，经过报文分类后根据报文类型进行数据报文的有效信息提取并根据应用类型分发给相应的处理模块。监控中心应用层模块24输出的所有报文均经过组报处理后送入输出报文缓存。

系统管理模块243包括地面站管理模块、自由报文编辑模块、气象信息编辑模块和数据融合处理模块。地面站管理模块对于来自监控中心通信处理模块21的多种数据进行融合处理，将融合后的数据报文发送给输出报文组报模块；地面站管理模块还接收用户输入的地面站配置参数，生成地面站配置报文送入输出报文缓存，同时接收来自地面站的参数配置结果反馈信息，并在电子地图界面上显示相应的反馈信息。自由报文编辑模块和气象信息编辑模块分别接收用户输入的自由报文和气象报文，通过数据融合处理模块生成应用层信息报文送入输出报文缓存。

电子地图模块244包括电子地图引擎模块、地图数据处理模块和电子地图显示模块。地图数据处理模块读取地图文件，进行格式解析与转换；电子地图引擎模块读取地图数据和来自地面站的移动终端位置信息数据，通过电子地图显示模块进行综合态势显示。

图17为本发明地面站通信处理模块实施结构示意图。如图8和图17所示，地面站通信处理模块31包括输入报文处理模块311、地址解析路由模块312、输出报文处理模块313、链路状态记录模块314和地址映射模块315。具体为：

输入报文处理模块311包括监控中心输入报文缓存模块、监控中心输入报文分类模块、监控中心输入报文处理模块，应用层输入报文缓存模块、应用层输入报文分类模块、应用层输入报文处理模块，无线自组织网络输入报文缓存模块、无线自组织网络输入报文分类模块、无线自组织网络输入报文处理模块，DGPS输入报文缓存模块、DGPS输入报文分类模块、DGPS输入报文处理模块以及输入报文汇聚队列。来自地面站、应用层、无线自组织网络和DGPS模块的输入报文分别送入相应报文输入缓存模块缓存，然后经过各自的报文分类模块进行详细分类，分类后的数据经过相应的处理模块进行地址解析分发前数据预处理，所有预处理后报文按优先级放入输入报文汇聚队列。

地址解析路由模块312包括地址解析模块、地址处理模块、路由转发模块、应用层数据生成模块和DGPS数据融合模块。地址解析模块从输入报文汇聚队列取出优先级最高的数据报文进行地址解析，如果是DGPS数据报文，将DGPS数据融合生成应用层数据报文；地址处理模块根据地址映射信息设置目的地址；路由转发模块根据新生成的目的地址进行数据报文的分发。

输出报文处理模块313包括监控中心输出报文组报模块、监控中心输出报文缓存模块、应用层输出报文组报模块、应用层输出报文缓存模块、无线自组织网络输出报文组报模块和无线自组织网络输出报文缓存模块。各种报文分别按照不同目的模块的报文格式进行组报，送入相应输出报文缓存模块。

链路状态记录模块314包括监控中心链路状态记录模块和移动终端群链路状态记录模块，他们分别接收来自地面站应用层模块34的链路状态信息报文，进行链路状态解析，并将链路状态的变化及时地通知地址映射模块以便及时更新动态地址映射表。

地址映射模块315包括地址映射处理模块、地址映射记录模块和地址映射生成与控制模块。地址映射生成与控制模块根据链路状态记录模块的信息，生成动态地址映射表，通过地址映射记录模块进行记录；地址映射处理模块解析地址处理模块的路由查询请求，查询地址映射记录模块中的动态地址映射信息，返回数据报文的正确映射目的地址。

图18为本发明地面站应用层模块实施结构示意图。如图11和图18所示，地面站应用层模块34包括输入数据处理模块341、输出数据处理模块342、系统管理模块343和现场调试模块344。具体为：

输入数据处理模块341包括输入报文缓存模块、输入报文分类模块、输入报文转发模块、融合数据处理模块和系统维护数据处理模块，输出数据处理模块342包括输出报文组报模块和输出报文缓存模块。地面站应用层模块34接收的所有报文均送入输入报文缓存模块，经过报文分类后根据报文类型进行数据报文的有效信息提取，并根据应用类型分发给相应的处理模块。地面站应用层模块34输出的所有报文均经过输出报文组报模块组报处理后送入输出报文缓存。

系统维护模块343包括数据融合处理模块、地面站升级模块和地面站配置模块。系统维护模块343对于来自地面站通信处理模块31的多种数据进行融合处理，将融合后的数据报文发送给输出报文组报模块；同时接收远程维护命令，进行相应的操作，如果是升级或者配置命令，执行完毕后将反馈报文送入输出报文缓存。

现场调试模块344包括调试命令输入缓存模块、调试命令解析执行模块、系统状态获取分析模块和调试结果输出缓存模块。现场调试模块接收用户输入的现场调试命令，送入输入缓存，对调试命令进行解析，根据调试参数获取并分析系统状态信息，生成调试执行反馈报文，送入输出缓存。

图19为本发明移动终端通信处理模块实施结构示意图。如图13和图19所示，移动终端通信处理模块41包括输入报文处理模块411、地址解析分发模块412、输出报文处理模块413、移动终端链路状态记录模块414和中继路由模块415。具体为：

输入报文处理模块411包括应用层输入报文缓存模块、应用层输入报文分类模块、应用层输入报文处理模块，无线自组织网络输入报文缓存模块、无线自组织网络输入报文分类模块、无线自组织网络输入报文处理模块，GPS输入报文缓存模块、GPS输入报文分类模块、GPS输入报文处理模块，以及输入报文汇聚队列。来自应用层、无线自组织网络和GPS模块的输入报文分别进入相应的报文输入缓存模块缓存，然后进入各自的报文分类模块进行详细分类。分类后的数据经过相应的处理模块进行地址解析分发前数据预处理，所有的预处理后报文按优先级放入输入报文汇聚队列。

地址解析分发模块412包括地址解析模块、地址处理模块、报文分发模块、应用层数据生成模块和GPS信息融合模块。地址解析模块从输入报文汇聚队列取出优先级最高的数据报文进行地址解析，如果是GPS数据报文，将GPS数据融合生成应用层数据报文；地址处理模块根据中继路由信息设置目的地址；报文分发模块根据新生成的目的地址进行数据报文的分发。

输出报文处理模块413包括应用层输出报文组报模块、应用层输出报文缓存模块、无线自组织网络输出报文组报模块和无线自组织网络输出报文缓存模块，来自报文分发模块的各种报文分别按照不同目的模块的报文格式进行组报，送入到相应的输出报文缓存模块。

移动终端链路状态记录模块414接收来自移动终端应用层模块43的移动终端群链路状态信息报文，进行链路状态解析，并将链路状态的变化及时地通知中继路由模块以便及时更新动态中继路由表。

中继路由模块415包括中继路由处理模块、中继路由查询模块、路由记录模块和中继路由生成与控制模块。中继路由生成与控制模块根据链路状态记录模块的信息，生成动态中继路由表，通过路由记录模块进行记录。中继路由处理模块解析地址处理模块的路由查询请求，查询中继路由记录模块中的动态中继路由信息，返回数据报文的正确中继路由目的地址。

图20为本发明移动终端应用层模块实施结构示意图。如图14和图20所示，移动终端应用层模块43包括输入数据处理模块431、系统管理模块433、输出数据处理模块432、电子地图模块434和现场调试模块435。具体为：

输入数据处理模块431包括输入报文缓存模块、输入报文分类模块、输入报文转发模块、电子地图数据处理模块、融合数据处理模块和系统管理数据处理模块，输出数据处理模块432包括输出报文组报模块和输出报文缓存模块。移动终端应用层模块43接收的所有报文均送入输入报文缓存模块，经过报文分类后根据报文类型进行数据报文的有效信息提取，并根据应用类型分发给相应的处理模块。移动终端应用层模块43输出的所有报文均经过组报处理后送入输出报文缓存。融合数据处理模块同时提供局部区域的防撞预测告警功能，如果检测到碰撞可能，向电子地图模块发出告警通知。

系统管理模块433包括移动终端管理模块、移动终端升级模块、移动终端配置模块和数据融合处理模块。移动终端管理模块对来自移动终端通信处理模块41的多种数据进行融合处理，将融合后的数据报文发送给输出报文组报模块；同时接收用户输入的移动终端配置、升级参数，执行相应的配置、升级操作，在电子地图界面上显示相应的执行结果反馈信息。

电子地图模块434包括电子地图引擎模块、地图数据处理模块和电子地图显示模块。地图数据处理模块读取地图文件，进行格式解析与转换；电子地图引擎模块读取地图数据和来自其他移动终端和地面站的位置信息数据，通过电子地图显示模块进行以本移动终端为中心的局部态势显示。

现场调试模块435包括调试命令输入缓存模块、调试命令解析执行模块、系统状态获取分析模块和调试结果输出缓存模块。现场调试模块435接收用户输入的现场调试命令，送入输入缓存，对调试命令进行解析，根据调试参数获取并分析系统状态信息，生成调试执行反馈报文，送入输出缓存。

需要说明的是，本发明上述技术方案中部分模块名称相同，根据所述模块的所属不同，技术方案中已经用附图标记以示区别。本领域技术人员均理解，上述模块的名称相同是因为他们所起的作用类似，因所处理的数据不同而略有差别。以链路状态记录模块为例，有的链路状态模块只需要记录第三方网络和地面站的链路状态，而有的需要记录各个移动终端的链路状态，因而相应的工作量有所不同，但本质上完成的功能是相同的。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种机场场面移动目标监视系统，包括依次连接的第三方网络、监控中心、数个地面站和数个移动终端，监控中心通过有线网络与第三方网络和各地面站连接，从第三方网络接收飞机位置信息，从各地面站接收其GPS定位信息和各移动终端位置信息，对上述信息进行实时处理与综合态势显示后向各地面站发送防撞告警和自由报文信息；地面站与各移动终端、各移动终端之间通过无线自组织网络连接，每个移动终端都以广播形式向地面站和其他移动终端广播其位置信息，地面站将所述防撞告警和自由报文信息向各个移动终端广播。

2.如权利要求1所述的机场场面移动目标监视系统，所述监控中心包括分别与监控中心通信处理模块连接的地面站通信模块、第三方网络通信模块和监控中心应用层模块；地面站通信模块与各地面站连接，在地面站和监控中心通信处理模块之间传输数据报文；第三方网络通信模块与第三方网络连接，在第三方网络和监控中心通信处理模块之间传输数据报文；监控中心应用层模块对监控中心通信处理模块的数据进行综合处理，在电子地图上进行整体态势显示，并将应用层数据报文传输给监控中心通信处理模块；监控中心通信处理模块将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析和报文分发处理。

3.如权利要求2所述的机场场面移动目标监视系统，所述监控中心通信处理模块包括依次连接的输入报文处理模块、地址解析分发模块和输出报文处理模块，输入报文处理模块和地址解析分发模块之间还连接有串接的链路状态记录模块和应用路由模块。

4.如权利要求2所述的机场场面移动目标监视系统，所述地面站通信模块包括依次连接的地面站接入模块、合法性验证模块、链路维护模块、链路状态信息报告生成模块、链路状态信息采集模块和地面站数据报文接入模块，合法性验证模块与地面站数据报文接入模块连接。

5.如权利要求2所述的机场场面移动目标监视系统，所述第三方网络通信模块包括依次连接的第三方网络用户信息记录模块、第三方网络接入模块、链路维护模块、链路状态信息报告生成模块、链路状态信息采集模块和第三方网络数据报文接入模块，第三方网络接入模块与第三方网络数据报文接入模块连接。

6.如权利要求2所述的机场场面移动目标监视系统，所述监控中心应用层模块包括依次连接的输入数据处理模块、系统管理模块和输出数据处理模块，输入数据处理模块还与电子地图模块连接。

7.如权利要求1所述的机场场面移动目标监视系统，所述地面站包括分别与地面站通信处理模块连接的监控中心通信模块、无线自组织网络模块、DGPS模块和地面站应用层模块；监控中心通信模块与监控中心连接，在监控中心和地面站通信处理模块之间传输数据报文；无线自组织网络模块通过无线自组织网络与各移动终端连接，在各移动终端和地面站通信处理模块之间传输数据报文；DGPS模块向地面站通信处理模块提供差分GPS信息；地面站应用层模块对地面站通信处理模块的数据进行综合处理，并将应用层数据报文传输给地面站通信处理模块；地面站通信处理模块将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析、数据融合和报文分发处理。

8.如权利要求7所述的机场场面移动目标监视系统，所述地面站通信处理模块包括依次连接的输入报文处理模块、地址解析路由模块和输出报文处理模块，输入报文处理模块和地址解析路由模块之间还连接有串接的链路状态记录模块和地址映射模块。

9.如权利要求7所述的机场场面移动目标监视系统，所述监控中心通信模块包括依次连接的地面站用户信息记录模块、接入监控中心模块、链路维护模块、链路状态信息报告生成模块、链路状态信息采集模块和监控中心数据报文接入模块，接入监控中心模块与监控中心数据报文接入模块连接。

10.如权利要求7所述的机场场面移动目标监视系统，所述无线自组织网络模块包括依次连接的无线传输模块、无线传输接口模块、无线数据处理模块和通信处理接口模块，无线传输接口模块还分别与信道接入控制模块和链路维护模块连接，链路维护模块与对等实体表连接。

11.如权利要求7所述的机场场面移动目标监视系统，所述地面站应用层模块包括依次连接的输入数据处理模块、系统管理模块和输出数据处理模块，输入数据处理模块和系统管理模块还与现场调试模块连接。

12.如权利要求1所述的机场场面移动目标监视系统，所述移动终端包括与移动终端通信处理模块连接的无线自组织网络模块、移动终端应用层模块和GPS模块；所述无线自组织网络模块通过无线自组织网络与地面站和其他移动终端连接，在移动终端通信处理模块与地面站和其他移动终端之间传输数据报文；GPS模块向移动终端通信处理模块提供GPS位置信息；移动终端应用层模块对移动终端通信处理模块的数据进行综合处理，在电子地图上显示以移动终端为中心的局部态势，组织应用层的数据报文传输给移动终端通信处理模块；移动终端通信处理模块将收到的数据报文进行报文分类、格式转换、地址解析、数据融合和报文分发处理。

13.如权利要求12所述的机场场面移动目标监视系统，所述移动终端通信处理模块包括依次连接的输入报文处理模块、地址解析分发模块和输出报文处理模块，输入报文处理模块和地址解析分发模块之间还连接有串接的移动终端链路状态记录模块和中继路由模块。

14.如权利要求12所述的机场场面移动目标监视系统，所述移动终端应用层模块包括依次连接的输入数据处理模块、系统管理模块和输出数据处理模块，输入数据处理模块还与电子地图模块连接，输入数据处理模块和系统管理模块还与现场调试模块连接。

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