CN101651501B - 一种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的装置及方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的装置及方法，该装置包括：民航通信设备信号覆盖范围计算模块，其分析并计算通信设备信号所能够覆盖的范围；多重覆盖计算模块，其分析并计算多个相邻通信设备信号覆盖范围的相互重叠情况；管制区通信设备信号覆盖计算模块，其分析管制区内的通信设备分布，并计算设备的信号单重或者多重覆盖情况；航路通信设备信号覆盖计算模块，其分析航路周围的通信设备分布，并计算设备的信号单重或者多重覆盖情况；信号覆盖显示模块，其以多种方式显示台站覆盖的结果。该装置及方法能够完整掌握通信设备信号覆盖情况、减少通信盲区、改善民航通信系统、确保安全飞行。

Description

一种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的装置及方法。

背景技术

近年来，民航事业得到迅猛的发展，飞行流量不断增大，对管制部门的要求越来越高，相应的对管制手段的要求也越来越高。主要体现在地空通信上的要求通信质量的提高，通信覆盖范围扩大和通信系统的稳定性和可靠性提高。在航空移动通信中，主要以甚高频(VHF，Very High Frequency)通信为主，它的工作频段为117.975MHz-137.000MHz，频率间隔25kHz。在机场终端管制范围内，甚高频通信可提供塔台、进近、航站自动情报服务，航务管理等通信服务。在航路对空通信方面，在主要航路(航线)上建设的甚高频共用系统和航路甚高频遥控台主要提供航路指挥服务。

甚高频电波沿直线传播且电离层反射，其传播特性使得甚高频的发射和接收基本上是在视线范围内，在7000m以上高空发射的覆盖范围约为320km。民航选用的甚高频对空台采用双边带调幅工作方式，其发射功率按航站区和航路划分为10W、25W、50W几个级别。

对于航空运行，单独的甚高频对空台并没有多大的作用，必须根据主要的飞行区域，在条件允许的地方合理布局，设置多个甚高频话音电台并组网使用，同时还需要考虑频率的偏置，防止统一区域内频率互相干扰，影响通话质量。

目前，在航空通信中，在台站设备的选址和选频方面存在不科学性和盲目性。在台站选址阶段，国内缺少专业的台站选址工具可以使用，一般会有测绘部门对备选的几个台址进行评估，由于测绘部门对台站设备本身的性能、无线电传输以及民航的相关标准要求并不是特别了解，测绘部门更多是根据地形的情况来做决定，查看预选台站附近是否有高山或者其他建筑物对信号的遮蔽影响，所以对预选台址的设定不能够提出科学合理的建议，造成有些台站建设完成并投入使用之后，飞行过程中实际的信号覆盖并不是十分的理想。

为了完整掌握通信设备信号覆盖情况，减少通信盲区，改善民航通信系统，确保安全飞行，迫切需要基于先进的计算机技术、数据库技术和电子地图技术，结合微波传输的相关原理、民航附件10相关要求，建设民航通信设备信号覆盖计算装置和方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种完整掌握通信设备信号覆盖情况、减少通信盲区、改善民航通信系统、确保安全飞行的民航通信设备信号覆盖范围计算处理的装置。

本发明的技术方案是：这种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的装置包括：民航通信设备信号覆盖范围计算模块，其分析并计算通信设备信号所能够覆盖的范围；多重覆盖计算模块，其分析并计算多个相邻通信设备信号覆盖范围的相互重叠情况；管制区通信设备信号覆盖计算模块，其分析管制区内的通信设备分布，并计算设备的信号单重或者多重覆盖情况；航路通信设备信号覆盖计算模块，其分析航路周围的通信设备分布，并计算设备的信号单重或者多重覆盖情况；信号覆盖显示模块，其以多种方式显示台站覆盖的结果。

本发明还提供了一种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的方法包括以下步骤：(1)计算通信台站设备信号空间传播过程中的信号衰减量；(2)计算通信台站设备理论最大覆盖距离；(3)在0-360度范围内，计算每1度实际传播的最远距离；(4)构建通信台站实际覆盖范围。

该装置及方法在民航通信设备信号覆盖范围计算模型、多重覆盖计算模型、管制区覆盖计算模型、航路覆盖模型、信号覆盖显示模块的基础上，通过收集、分析、处理所需民航通信设备数据，计算台站设备的单重与多重信号覆盖范围，同通信台站实际校飞数据做对比，改进与优化信号覆盖计算模型，提高信号覆盖计算的准确性。其解决了目前我国民航在台站设备的选址和选频方面存在不科学性和盲目性的问题，完整掌握了通信设备信号覆盖情况，减少了通信盲区，改善了民航通信系统，确保了安全飞行。

附图说明

图1为本发明的装置的总体结构示意图；

图2为本发明的装置的优选实施例一的部分结构示意图；

图3为本发明的装置的优选实施例二的部分结构示意图；

图4为本发明的装置的优选实施例三的部分结构示意图；

图5为本发明的装置的优选实施例四的部分结构示意图；

图6为本发明的装置的优选实施例五的部分结构示意图；

图7为本发明的方法的总体流程图；

图8为本发明的方法的优选实施例一的部分流程图；

图9为本发明的方法的优选实施例二的部分流程图。

具体实施方式

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。

图1为本发明的装置的总体结构示意图，这种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的装置包括：民航通信设备信号覆盖范围计算模块，其分析并计算通信设备信号所能够覆盖的范围；多重覆盖计算模块，其分析并计算多个相邻通信设备信号覆盖范围的相互重叠情况；管制区通信设备信号覆盖计算模块，其分析管制区内的通信设备分布，并计算设备的信号单重或者多重覆盖情况；航路通信设备信号覆盖计算模块，其分析航路周围的通信设备分布，并计算设备的信号单重或者多重覆盖情况；信号覆盖显示模块，其以多种方式显示台站覆盖的结果。通过该装置可以计算台站设备的单重与多重信号覆盖范围，为新台站选址与台站优化分布提供理论依据，完整掌握通信设备信号覆盖情况，减少通信盲区，改善民航通信系统，确保安全飞行。

在实际应用中，上述五个模块均有多种实现方式，本领域的技术人员能够根据本发明的技术方案和现有技术实现上述六个模块和所述民航通信设备信号覆盖计算方法。

图2为本发明的装置的优选实施例一的部分结构示意图，所述通信设备信号覆盖计算模块包括：台站高程获取单元，其分析台站所处的地理位置，获取台站所处位置的海拔高度信息；理论最大覆盖范围计算单元，其根据设备具体参数以及性能，参考民航附件10相关要求，计算理想情况下设备最大覆盖范围；实际最大覆盖范围计算单元，其根据台站所处的地理位置以及设备本身性能参数，计算设备信号实际能达到的最大覆盖范围；覆盖范围保存与显示单元，其保存台站实际覆盖范围数据，以覆盖图的形式显示在装置主窗体中。

图3为本发明的装置的优选实施例二的部分结构示意图，所述多重覆盖计算模块包括：单台站覆盖范围计算单元，其计算每个台站的信号覆盖范围；信号覆盖重叠处理单元，其对信号覆盖重叠区进行分析，分为二、三和四重分别处理，记录对重叠区域影响的台站信息；多重覆盖保存与显示单元，其对单台站覆盖结果和多重覆盖处理结果进行保存，并以图形方式显示该结果。

图4为本发明的装置的优选实施例三的部分结构示意图，所述管制区通信设备信号覆盖计算模块包括：管制区内通信设备搜索模块，其分析并计算管制区范围内符合条件的通信设备，参与后续信号覆盖计算；多台站信号覆盖批量计算单元，其对符合条件的管制区内的台站设备自动批量完成单重、多重覆盖计算；覆盖结果保存与显示单元，其对管制区内单重、多重覆盖结果进行保存，并以图形方式显示该结果。

图5为本发明的装置的优选实施例四的部分结构示意图，所述航路通信设备信号覆盖计算模块具体包括：航路附近通信设备搜索模块，其分析并计算航路附近符合条件的通信设备，参与后续信号覆盖计算；多台站信号覆盖批量计算单元，其对符合条件的航路附近的台站设备自动批量完成单重、多重覆盖计算；覆盖结果保存与显示单元，其对航路附近通信设备的单重、多重覆盖结果进行保存，并以图形方式显示该结果。

图6为本发明的装置的优选实施例五的部分结构示意图，所述信号覆盖显示模块包括：台站信息提取单元，其提取需要显示的台站设备及其信号覆盖范围的基础数据；坐标转换模块，其对台站及信号覆盖范围数据由地理坐标向屏幕坐标的转换；显示渲染模块，其对台站设备、信号覆盖范围、多重覆盖提供不同的渲染，直观的以图形形式显示；通信设备显示单元，其对台站设备、信号覆盖范围等信息提供图形显示。

图7为本发明的方法的总体流程图，这种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的方法包括以下步骤：(1)计算通信台站设备信号空间传播过程中的信号衰减量；(2)计算通信台站设备理论最大覆盖距离；(3)在0-360度范围内，计算每1度实际传播的最远距离；(4)构建通信台站实际覆盖范围。

图8为本发明的方法的优选实施例一的部分流程图，所述步骤(1)包括以下分步骤：(1.1)提取通信台站设备的接收和发送天线的天线增益信息；(1.2)提取通信台站设备的工作频率信息；(1.3)提取通信台站设备的辐射功率信息；(1.4)计算台站设备在信号传输过程中信号衰减量。

图9为本发明的方法的优选实施例二的部分流程图，所述步骤(3)包括以下分步骤：(3.1)提取台站设备所处位置信息；(3.2)提取台站设备在该情况下理论的最远距离位置；(3.3)构建台站所处位置与理论的最远距离位置的直线模型；(3.4)根据计算精度要求，在直线模型上采集样本点数据；(3.5)提取所有样本点数据所处位置的高程信息；(3.6)根据台站所处位置、样本点位置、飞行高度信息、台站信号传播衰减量判断台站信号是否能够到达样本点数据；(3.7)重复对样本点数据的计算过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的装置，其特征在于，该装置包括：

民航通信设备信号覆盖范围计算模块，其分析并计算通信台站设备信号所能够覆盖的范围；

多重覆盖计算模块，其分析并计算多个相邻通信台站设备信号覆盖范围的相互重叠情况；

管制区通信设备信号覆盖计算模块，其分析管制区内的通信台站设备分布，并计算通信台站设备的信号单重或者多重覆盖情况；

航路通信设备信号覆盖计算模块，其分析航路周围的通信台站设备分布，并计算通信台站设备的信号单重或者多重覆盖情况；

信号覆盖显示模块，其以多种方式显示通信台站设备覆盖的结果。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述民航通信设备信号覆盖范围计算模块具体包括：

台站高程获取单元，其分析通信台站设备所处的地理位置，获取通信台站设备所处位置的海拔高度信息；

理论最大覆盖范围计算单元，其计算理想情况下通信台站设备的最大覆盖范围；

实际最大覆盖范围计算单元，其计算通信台站设备信号实际能达到的最大覆盖范围；

覆盖范围保存与显示单元，其保存通信台站设备实际覆盖范围数据，并将该数据以覆盖图的形式显示在装置主窗体中。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多重覆盖计算模块包括：

单台站覆盖范围计算单元，其计算每个通信台站设备的信号覆盖范围；

信号覆盖重叠处理单元，其对信号覆盖重叠区进行分析，分为二、三和四重分别处理，记录对重叠区域影响的通信台站设备信息；

多重覆盖保存与显示单元，其对单通信台站设备覆盖结果和多重覆盖处理结果进行保存，并以图形方式显示。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管制区通信设备信号覆盖计算模块包括：

管制区内通信设备搜索模块，其分析并计算管制区范围内符合条件的通信台站设备；

多台站信号覆盖批量计算单元，其对符合条件的管制区内的通信台站设备自动批量完成单重、多重覆盖计算；

覆盖结果保存与显示单元，其对管制区内单重、多重覆盖结果进行保存，并以图形方式显示该结果。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述航路通信设备信号覆盖计算模块包括：

航路附近通信设备搜索模块，其分析并计算航路附近符合条件的通信台站设备；

多台站信号覆盖批量计算单元，其对符合条件的航路附近的通信台站设备自动批量完成单重、多重覆盖计算；

覆盖结果保存与显示单元，其对航路附近通信台站设备的单重、多重覆盖结果进行保存，并以图形方式显示该结果。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号覆盖显示模块包括：

台站信息提取单元，其提取需要显示的通信台站设备及其信号覆盖范围的基础数据；

坐标转换模块，其将地理坐标下的通信台站设备及信号覆盖范围数据转换为屏幕坐标下的通信台站设备及信号覆盖范围数据；

显示渲染模块，其对通信台站设备、信号覆盖范围、多重覆盖进行渲染，使其直观地显示；

通信设备显示单元，其以图形显示通信台站设备信息、信号覆盖范围信息。

7.一种民航通信设备信号覆盖范围计算处理的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)计算通信台站设备信号空间传播过程中的信号衰减量；

(2)计算通信台站设备理论最大覆盖距离；

(3)在0-360度范围内，计算每1度实际传播的最远距离；

(4)构建通信台站设备实际覆盖范围。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下分步骤：

(1.1)提取通信台站设备的接收和发送天线的天线增益信息；

(1.2)提取通信台站设备的工作频率信息；

(1.3)提取通信台站设备的辐射功率信息；

(1.4)计算通信台站设备在信号传输过程中信号衰减量。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下分步骤：

(3.1)提取通信台站设备所处位置信息；

(3.2)提取通信台站设备在该情况下理论的最远距离位置；

(3.3)构建通信台站设备所处位置与理论的最远距离位置的直线模型；

(3.4)根据计算精度要求，在直线模型上采集样本点数据；

(3.5)提取所有样本点数据所处位置的高程信息；

(3.6)根据通信台站设备所处位置、样本点位置、飞行高度信息、通信台站设备信号传播衰减量判断通信台站设备信号是否能够到达样本点数据；

(3.7)重复对样本点数据的计算过程。

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