CN102466797B - 智能雷达侦测装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种智能雷达侦测装置及其方法，包括侦测机场特定信号的强度以判断装置是否进入机场的机场信号侦测装置、识别飞机起飞以及在飞机降落后报告装置位置信息的无线通讯装置、获取卫星定位数据以确定本装置位置信息的卫星定位装置以及系统电源，其中侦测机场特定信号是指二次监控雷达信号；所述无线通讯装置分别连接所述机场信号侦测装置以及卫星定位装置，所述系统电源分别连接所述无线通讯装置、所述机场信号侦测装置以及所述卫星定位装置块。本发明能够自动识别进入机场以关闭无线通讯功能，自动识别飞机起飞以及自动识别飞机降落已打开无线通讯功能的设备以及方法，用于通过航空方式运输的包裹，货品的定位和追踪。

Description

智能雷达侦测装置及其方法
技术领域
本发明涉及侦测装置，特别涉及一种能够自动开关无线通讯功能的智能雷达侦测装置及其方法。
背景技术
在现代物流业中，大量包裹通过航空方式进行运输，为提高客户服务质量，带无线通讯功能的卫星定位追踪装置广泛用于通过陆路运输的包裹的定位跟踪。然而由于出于航空飞行安全的控制，目前带无线通讯功能的卫星定位追踪装置无法用于通过航空方式运输的包裹的追踪。而物流业中存在着大量对特别贵重，重要包裹的追踪需求，而这些包裹同时需要通过航空运输进行追踪，因此需要一种能够在飞机起飞前能够自动关闭卫星定位追踪装置的无线通讯功能，在飞机降落后能够自动打开卫星定位追踪装置的无线通讯功能的特殊装置，在既能保证飞行安全的前提，又能提供包裹的定位追踪。
有鉴于此，本领域技术人员针对上述问题，提供一套能够自动识别进入机场以关闭无线通讯功能，自动识别飞机起飞以及自动识别飞机降落已打开无线通讯功能的设备以及方法，用于通过航空方式运输的包裹，货品的定位和追踪。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种智能雷达侦测装置及其方法，克服了现有技术的缺点，能够自动识别进入机场以关闭无线通讯功能，自动识别飞机起飞以及自动识别飞机降落已打开无线通讯功能的设备以及方法，用于通过航空方式运输的包裹，货品的定位和追踪。
本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种智能雷达侦测装置，包括侦测机场特定信号的强度以判断装置是否进入机场的机场信号侦测装置、识别飞机起飞以及在飞机降落后报告装置位置信息的无线通讯装置、获取卫星定位数据以确定本装置位置信息的卫星定位装置以及系统电源，其中侦测机场特定信号是指二次监控雷达信号；
所述无线通讯装置分别连接所述机场信号侦测装置以及卫星定位装置，所述系统电源分别连接所述无线通讯装置、所述机场信号侦测装置以及所述卫星定位装置块。
优选地，所述机场信号侦测装置是二次监控雷达信号检测装置。
优选地，所述机场信号侦测装置包括接收天线、集成射频收发器、中频放大模块、检波模块、检波输出放大模块以及存储器；
所述集成射频收发器的输入端连接所述接收天线，输出端依次连接所述中频放大模块、检波模块、检波输出放大模块以及存储器；
所述存储器通过控制线连接所述集成射频收发器，所述集成射频收发器接收参考时钟信号。
优选地，所述集成射频收发器包括增益控制放大器、射频收发器以及低通滤波；
所述增益控制放大器的输入端连接所述接收天线，所述增益控制放大器的输出端连接所述射频收发器的输入端；
所述低通滤波的输入端连接所述射频收发器的输出端，所述低通滤波的输出端连接所述中频放大模块。
本发明还提供一种智能雷达侦测方法，采用上述的智能雷达侦测装置，包括以下步骤
(1)开机后，仅打开无线通讯模块接收部分；
(2)持续监测蜂窝小区的广播信息，当连续n分钟侦测不到蜂窝小区的广播信息，则关闭无线通讯模块接收部分，并每隔x小时重复步骤(1)；当侦测到蜂窝小区的广播信息，执行步骤(3)；
(3)侦测机场信号，当连续m分钟内侦测不到机场信号，执行步骤(4)，当在连续m分钟内侦测到机场信号，执行步骤(7)；
(4)开启无线通讯模块，并每隔y分钟侦测机场信号；
(5)当连续m分钟侦测到了机场信号，执行步骤(7)；当没有侦测到机场信号，同时也连续n分钟监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(2)；
(6)当连续m分钟内侦测到机场信号，关闭无线通讯模块的发射部分；
(7)当没有连续m分钟侦测到机场信号，关闭无线通讯模块；当监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(4)，当没有监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(8)；
(8)关闭无线通讯模块的发射部分，当侦测到机场信号，执行步骤(7)。
本发明的智能雷达侦测装置与现有技术相比，能够自动识别进入机场以关闭无线通讯功能，自动识别飞机起飞以及自动识别飞机降落已打开无线通讯功能的设备以及方法，用于通过航空方式运输的包裹，货品的定位和追踪。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为本发明的智能雷达侦测装置的模块连接框图；
图2为实施例中的智能雷达侦测装置的二次监控雷达信号检测部分框图；
图3为实施例中的典型机场二次监控雷达信号的方波图；
图4为实施例中的智能雷达侦测装置的典型的工作模块图；
图5为实施例中的智能雷达侦测装置的系统的状态转换图。
具体实施方式
如图1至3所示，本发明的智能雷达侦测装置，包括侦测机场特定信号的强度以判断装置是否进入机场的机场信号侦测装置、识别飞机起飞以及在飞机降落后报告装置位置信息的无线通讯装置、获取卫星定位数据以确定本装置位置信息的卫星定位装置以及系统电源，其中侦测机场特定信号是指二次监控雷达信号；所述无线通讯装置分别连接所述机场信号侦测装置以及卫星定位装置，所述系统电源分别连接所述无线通讯装置、所述机场信号侦测装置以及所述卫星定位装置块。
所述机场信号侦测装置是二次监控雷达信号检测装置。所述机场信号侦测装置包括接收天线、集成射频收发器、中频放大模块、检波模块、检波输出放大模块以及存储器；所述集成射频收发器的输入端连接所述接收天线，输出端依次连接所述中频放大模块、检波模块、检波输出放大模块以及存储器；所述存储器通过控制线连接所述集成射频收发器，所述集成射频收发器接收参考时钟信号。
所述集成射频收发器包括增益控制放大器、射频收发器以及低通滤波；所述增益控制放大器的输入端连接所述接收天线，所述增益控制放大器的输出端连接所述射频收发器的输入端；所述低通滤波的输入端连接所述射频收发器的输出端，所述低通滤波的输出端连接所述中频放大模块。
本发明还提供一种智能雷达侦测方法，采用上述的智能雷达侦测装置，包括以下步骤
(1)开机后，仅打开无线通讯模块接收部分；
(2)持续监测蜂窝小区的广播信息，当连续n分钟侦测不到蜂窝小区的广播信息，则关闭无线通讯模块接收部分，并每隔x小时重复步骤(1)；当侦测到蜂窝小区的广播信息，执行步骤(3)；
(3)侦测机场信号，当连续m分钟内侦测不到机场信号，执行步骤(4)，当在连续m分钟内侦测到机场信号，执行步骤(7)；
(4)开启无线通讯模块，并每隔y分钟侦测机场信号；
(5)当连续m分钟侦测到了机场信号，执行步骤(7)；当没有侦测到机场信号，同时也连续n分钟监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(2)；
(6)当连续m分钟内侦测到机场信号，关闭无线通讯模块的发射部分；
(7)当没有连续m分钟侦测到机场信号，关闭无线通讯模块；当监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(4)，当没有监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(8)；
(8)关闭无线通讯模块的发射部分，当侦测到机场信号，执行步骤(7)。
本发明的智能雷达侦测装置的实际使用情况如下：
本专利涉及的装置主要包含4个部分，如图1所示：机场信号侦测装置：用于侦测机场特定信号的强度以判断装置是否进入机场，其中侦测机场特定信号是指二次监控雷达信号。本装置选用侦测二次监控雷达(Secondary Surveillance Radar)信号强度。典型的机场二次监控雷达信号是一系列脉冲波，如图2所示，用于实现对机场二次监控雷达信号强度的硬件原理。
其中，前置低噪声放大器可以根据需要加或者不加，集成射频收发器选用通用器件以避免定制和节约成本，在本案例中主要实现放大、下变频和下变频后低通滤波功能，内部集成了放大器、混频器、锁相环和滤波器。
中频信号经过放大、峰值检波和对检波输出信号放大后输入到MCU检测幅度，此幅度在弱信号下与天线接收信号强度成正比。如果检波输出信号足够强，则检波输出放大器可以省略，检波输出直接入MCU检测。
MCU为单独的处理芯片或者整机其它系统的部分，在本部分的主要功能是给集成射频收发器发控制指令和检测信号强度用。
无线通讯装置：用于自动识别飞机起飞以及在飞机降落后报告装置位置信息。此无线通讯装置包含但不限于GSM通讯模块，CDMA或WCDMA，CDMA200通讯模块。
卫星定位装置：用于获取卫星定位数据以确定本装置位置信息。
系统电源：用于为整套装置提供供电。
为了不影响飞机正常运行，目前常见的货物追踪器采用的无线通讯装置，在飞机工作区域必须手动关闭。这极大地影响了物流系统的工作效率。同时可能存在的漏操作也带来了严重的隐患。
本发明采用独特的设备运行模式状态自动转换机制，一方面实现了无缝追踪；另一方面也能够在不需要人工操作的情况下自动识别飞机工作区域，并部分的关闭无线通讯装置的发射。
本发明装置的工作模式分为三种模式：
正常模式：当本装置在机场区域之外并且不在空中飞行时处于“正常模式”。在该模式下，装置能够完成自动定位、通过GPRS或短信等途径周期上报、发出事件报警等操作。
监听模式：当装置进入机场区域(无论是在陆地驶入机场，还是从空中降落到机场)，都将自动切换到监听模式。在该模式下，装置能够保持侦测机场信号，同时还能够监听无线通讯蜂窝小区信息。但是在该模式下，为了不影响飞机的起飞和降落，“无线通讯模块”的发射器件将处于关闭状态，所以也就不会对飞机运行产生影响。此时装置不能够进行无线数据传输。
飞行模式：当装置在空中飞行时，将会自动关闭“无线通讯模块”，这样一方面不会对飞机运行产生影响，另一方面也大大节省了功耗。同时，装置仍能够侦测机场信号，以便于能够在降落时自动切换到监听模式。
如图4所示，本发明的典型工作模块图如下：
系统状态转换
进入机场区域的检测方法：使用“机场信号侦测模块”能够及时侦测到当前是否处于机场区域。
空中飞行的检测方法：根据无线通讯蜂窝基站信号发射特点，在高空中检测不到蜂窝基站的广播信息，同时由于飞离机场，“机场信号侦测模块”将判断装置离开机场，依据之前所处的模式(飞机一定是从机场起飞，所以起飞之前装置一定处监听模式)，可以判断当前处于空中飞行模式。
本发明的过程状态包括：
正常模式：“机场信号侦测模块”处于打开状态。
如果进入机场区域，则能够侦测到机场信号，装置就会切换到监听模式。
监听模式：“机场信号侦测模块”处于打开状态；“无线通讯模块”的发射部分关闭，接收部分仍然处于打开状态。
“机场信号侦测模块”侦测到失去机场信号；同时“无线通讯模块”也监听不到无线通讯蜂窝小区广播信息，则进入飞行模式。
“机场信号侦测模块”侦测到失去机场信号；同时“无线通讯模块”能够监测到蜂窝小区广播信息并且能够持续一段时间，则进入正常模式。这里之所以要求持续一段时间内能够监测到蜂窝小区广播信息，是因为当飞机起飞过程中，也有可能由于离开了机场而失去机场信号，并且由于尚未升到高空仍能监听到无线通讯蜂窝小区广播信息，而造成状态错误。
飞行模式：“机场信号侦测模块”处于打开状态；“无线通讯模块”处于关闭状态。
降落：在飞行模式下，“机场信号侦测模块”再次侦测到机场信号，装置将返回到监听模式。
以上是正常工作的三个状态模式。但是，有一种情况需要关注：在“正常模式”时如果将装置放到屏蔽箱中，然后进入机场区域将侦测不到机场信号，所以也就没有切换到“监听模式”，装置的“无线通讯模块”的发射器件仍处于打开状态，这将会给飞行带来很大的隐患。
所以，本发明又引入了一个异常模式——“屏蔽模式”。在“正常模式”中，当持续一段时间监听不到无线通讯蜂窝小区广播信息(可能进入电梯、地下车库、屏蔽箱等)，装置将进入“屏蔽模式”。该模式与“监听模式”的工作方式完全相同：“机场信号侦测模块”打开；“无线通讯模块”的发射部分关闭，接收部分打开。
如图5所示，本发明的系统的状态转换图如下：
本发明装置充分考虑了应用场合的严格性，能够在各种异常情况下，首先保证不影响飞行器运行，其次能够及时恢复到正常工作模式。
装置开机：为了避免在空中开机后直接进入“正常模式”，“无线通讯模块”发射器件对飞行器的影响，开机后装置将先进入“屏蔽模式”。然后如果监测到蜂窝小区广播信息，则根据是否有雷达信号，进入“正常模式”或者“监听模式”。如果始终监测不到蜂窝小区广播信息，则维持在“屏蔽模式”。
装置进入地下车库等无蜂窝小区覆盖区域：这时将进入“屏蔽模式”。为了避免反复在“屏蔽模式”和“正常模式”之间切换，这里要求蜂窝小区覆盖条件发生变化持续一段时间后才能切换。
本发明的智能雷达侦测方法的过程如下：
步骤1：开机后，本装置仅打开“无线通讯模块”接收部分，装置将先进入“屏蔽模式”。这样可以避免在空中开机后直接进入“正常模式”，“无线通讯模块”发射器件对飞行器的影响。
步骤2：在“屏蔽模式”中，持续监测蜂窝小区的广播信息。如果连续n分钟侦测不到蜂窝小区的广播信息，则关闭“无线通讯模块”接收部分，并每隔x小时重复步骤1。如果侦测到蜂窝小区的广播信息，则认为当前处于蜂窝小区覆盖范围，进入步骤3。
步骤3：打开“机场信号侦测模块”，如果在连续m分钟内侦测不到机场信号，则认为当前不处于机场范围，进入步骤4。如果能够在连续m分钟内侦测到机场信号，则认为当前处于机场范围，进入步骤7。
步骤4：设备处于“正常模式”状态，设备的“无线通讯模块”被完全打开，能够正常进行无线通讯，这时设备可以完成正常的GPS定位信息上报，接收远程控制指令等。同时“机场信号侦测模块”仍每隔y分钟打开(这样能兼顾省电和实时侦测)。
步骤5：如果在“正常模式”状态下，连续m分钟侦测到了机场信号，则认为当前处于机场范围，进入步骤7。否则如果没有侦测到机场信号，同时也连续n分钟监测到蜂窝小区广播信息，则认为当前设备处于信号屏蔽环境，返回步骤2。
步骤6：“机场信号侦测模块”如果连续m分钟内侦测到机场信号，设备将进入“监听模式”。这时设备的“无线通讯模块”发射部分将被关闭；但是接收部分仍然处于打开状态。
步骤7：当在“监听模式”状态下，如果没有连续m分钟侦测到机场信号，则认为设备离开了机场。这里有两种情况：通过地面驶离机场，这时设备应该切换到正常工作模式；通过空中飞离机场，这时设备的“无线通讯模块”必须关闭，以免影响飞行器的正常工作。所以设备将根据是否连续n分钟监测到蜂窝小区广播信息来进行判断区分。如果能够监测到蜂窝小区广播信息，则切换到正常工作模式，进入步骤4；否则设备切换到“飞行模式”状态，进入步骤8。
步骤8：在“飞行模式”中，“无线通讯模块”的发送接收部分全部关闭，但“机场信号侦测模块”仍会周期性打开。一旦侦测到机场信号，设备将切换到“监听模式”状态，进入步骤7。
综上可知，本发明能够自动识别进入机场以关闭无线通讯功能，自动识别飞机起飞以及自动识别飞机降落已打开无线通讯功能的设备以及方法，用于通过航空方式运输的包裹，货品的定位和追踪。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (5)

1.一种智能雷达侦测装置，其特征在于：包括侦测机场特定信号的强度以判断装置是否进入机场的机场信号侦测装置、识别飞机起飞以及在飞机降落后报告装置位置信息的无线通讯装置、获取卫星定位数据以确定本装置位置信息的卫星定位装置以及系统电源，其中侦测机场特定信号是指二次监控雷达信号；
所述无线通讯装置分别连接所述机场信号侦测装置以及卫星定位装置，所述系统电源分别连接所述无线通讯装置、所述机场信号侦测装置以及所述卫星定位装置块。
2.根据权利要求1所述的智能雷达侦测装置，其特征在于：所述机场信号侦测装置是二次监控雷达信号检测装置。
3.根据权利要求1或2所述的智能雷达侦测装置，其特征在于：所述机场信号侦测装置包括接收天线、集成射频收发器、中频放大模块、检波模块、检波输出放大模块以及存储器；
所述集成射频收发器的输入端连接所述接收天线，输出端依次连接所述中频放大模块、检波模块、检波输出放大模块以及存储器；
所述存储器通过控制线连接所述集成射频收发器，所述集成射频收发器接收参考时钟信号。
4.根据权利要求3所述的智能雷达侦测装置，其特征在于：所述集成射频收发器包括增益控制放大器、射频收发器以及低通滤波；
所述增益控制放大器的输入端连接所述接收天线，所述增益控制放大器的输出端连接所述射频收发器的输入端；
所述低通滤波的输入端连接所述射频收发器的输出端，所述低通滤波的输出端连接所述中频放大模块。
5.一种智能雷达侦测方法，采用如权利要求1所述的智能雷达侦测装置，其特征在于：包括以下步骤
(1)开机后，仅打开无线通讯模块接收部分；
(2)持续监测蜂窝小区的广播信息，当连续n分钟侦测不到蜂窝小区的广播信息，则关闭无线通讯模块接收部分，并每隔x小时重复步骤(1)；当侦测到蜂窝小区的广播信息，执行步骤(3)；
(3)侦测机场信号，当连续m分钟内侦测不到机场信号，执行步骤(4)，当在连续m分钟内侦测到机场信号，执行步骤(7)；
(4)开启无线通讯模块，并每隔y分钟侦测机场信号；
(5)当连续m分钟侦测到了机场信号，执行步骤(7)；当没有侦测到机场信号，同时也连续n分钟监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(2)；
(6)当连续m分钟内侦测到机场信号，关闭无线通讯模块的发射部分；
(7)当没有连续m分钟侦测到机场信号，关闭无线通讯模块；当监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(4)，当没有监测到蜂窝小区广播信息，执行步骤(8)；
(8)关闭无线通讯模块的发射部分，当侦测到机场信号，执行步骤(7)。
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