CN102568247A - Ads-m收发机载设备及低空航空器空中监管物联网系统 - Google Patents

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Abstract

ADS-M收发机载设备，由数字基带处理器、模拟基带芯片、射频收发芯片、射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中航空器相互无线通信模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成；数字基带处理器通过自带的模拟基带接口联接模拟基带芯片的控制接口、音频接口与基带接口；模拟基带芯片通过其中的模拟无线通信接口，一路联接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射频收发芯片，另一路联接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射频收发芯片；第一与第二射频收发芯片通过PA功放电路发出及接收来自射频开关无线天线上的射频信号。

Description

ADS-M收发机载设备及低空航空器空中监管物联网系统
技术领域
本发明涉及一种低空航空器在低空飞行过程中采用物联网形式，并通过我国移动TD-SCDMA/GPRS地面蜂窝集群与低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备进行无线通信，形成地面空中管理信息港监管低空航空器的飞行航线、导航及应急处理等功能的低空航空器空中监管物联网系统平台。低空航空器是指：小于4000米高度飞行的私人小飞机、商务小飞机、直升机等。
ADS-M收发机载设备是安装在低空航空器内的收发机载设备， ADS-M（Automatic Dependent Surveillance- Mobile communication）移动通信自动相关监视，即ADS-M收发机载设备能通过移动通信自动广播低空航空器的机型信息、驾驶员信息、卫星导航和定位信息、空中飞行意向信息、空中飞行参数信息、语音交互信息等，并通过无线移动通信TD-SCDMA/GPRS与地面物联网系统平台进行互联，形成高速数据链进行空、天、地一体化协同监视与信息服务。
背景技术
当前高空民航航空器飞行是在制定的航线区域内进行空管飞行，高空民航航空器ADS-B技术用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务;在雷达覆盖地区，即使不增加雷达设备也能以较低代价增强雷达系统监视能力，提高航路乃至终端区的飞行容量。也就是采用多点ADS-B地面通信设备联网，作为雷达监视网的旁路系统，并可提供不低于雷达间隔标准的空管服务，利用ADS-B技术在较大的航线区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理及各类情报服务。
我国低空空域航空器的飞行，只不过因为技术手段和管理体制落后，所以才会对低空飞行管理比较严格，为了防止一旦放开低空飞行就出现混乱的情形，会给空军要地或是城市航空带来一些新的问题。比如，低空航空器具有飞行高度相对比较低、体积小、飞行速度相对较慢，并且飞行航线随意性及不确定等特点，对于这些低、小、慢的飞行目标，无法大面积及大数量布设探测雷达与ADS-B通信站进行探测、识别以及防御，就世界各国空军来说都是比较现实和棘手的难题。如果开放低空飞行区域，恐怖分子或不明飞行物就可能变得很难控制，为了国家安全、城市安全，政府才迟迟未能开放低空空域。
为解决低空航空器飞行航路随意性与无法制定航线，以及无法在全国布设大量的探测雷达监视低空航空器飞行。本发明采用国内布设大量的移动通信TD-SCDMA/GPRS(或WCDMA)蜂窝集群基站及互联网、低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备，组成低空航空器空中监管物联网系统平台进行空中交通管制。
发明内容
本发明的一个发明目的是提供一种ADS-M收发机载设备，安装在低空航空器内，并通过机载ADS-M收发机载设备与地面移动通信TD-SCDMA/GPRS(或WCDMA)蜂窝集群基站进行上行与下行通信。本发明的另一发明目的是提供航空器空中监管物联网系统平台，采用国内布设大量的移动通信TD-SCDMA/GPRS(或WCDMA)蜂窝集群基站及互联网、低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备，组成低空航空器空中监管物联网系统平台进行空中交通管制。
实现本发明第一发明目的技术方案是：ADS-M收发机载设备，由数字基带处理器、模拟基带芯片、射频收发芯片、射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中航空器相互无线通信模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成；
数字基带处理器通过自带的模拟基带接口联接模拟基带芯片的控制接口、音频接口与基带接口；模拟基带芯片通过其中的模拟无线通信接口，一路联接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射频收发芯片，另一路联接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射频收发芯片；第一与第二射频收发芯片通过PA功放电路发出及接收来自射频开关无线天线上的射频信号；
所述数字基带处理器是具有数字信号处理与微程序控制的芯片，数字基带处理器的各接口连接如下： 
UART串行通信接口联接GPS定位模块，接收GPS卫星发出的定位信息；
I2C总线接口联接空中航空器参数测量模块与空中航空器相互无线通信模块；所述空中航空器参数测量模块用于检测航空器气压高度及空速参数，空中航空器相互无线通信模块与相邻的航空器进行无线通讯；
USIM卡接口联接驾驶航空器入网认证卡；
Gamara接口联接相机；
SDIO/MMC接口联接航空器标识SD卡；
EBUS2接口联接屏幕显示器；
Keypad接口联接键盘；
External Memory接口联接外存储器；
音频接口联接耳机、扬声器和传声器。
所述数字基带处理器、模拟基带芯片和射频收发芯片也可以是与我国公共移动2G、3G通信系统相适应的通信终端芯片。
作为本发明的进一步改进，所述空中航空器相互无线通信模块采用913MHz/2.4Ghz频率与相邻的航空器进行无线通讯，给出双方航空器空中位置及航线，防止双方航空器在空中飞行过程中进行碰撞。
实现本发明第一发明目的技术方案是：低空航空器空中管物联网系统，由低空航空器、移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群、综合信息港和互联网组成；
所述低空航空器内设有ADS-M收发机载设备，由数字基带处理器、模拟基带芯片、射频收发芯片、射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中航空器相互无线通信模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成；
数字基带处理器通过自带的模拟基带接口联接模拟基带芯片的控制接口、音频接口与基带接口；模拟基带芯片通过其中的模拟无线通信接口，一路联接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射频收发芯片，另一路联接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射频收发芯片；第一与第二射频收发芯片通过PA功放电路发出及接收来自射频开关无线天线上的射频信号；
所述数字基带处理器是具有数字信号处理与微程序控制的芯片，数字基带处理器的各接口连接如下： 
UART串行通信接口联接GPS定位模块，接收GPS卫星发出的定位信息；
I2C总线接口联接空中航空器参数测量模块与空中航空器相互无线通信模块；所述空中航空器参数测量模块用于检测航空器气压高度及空速参数，空中航空器相互无线通信模块与相邻的航空器进行无线通讯；
USIM卡接口联接驾驶航空器入网认证卡；
Gamara接口联接相机；
SDIO/MMC接口联接航空器标识SD卡；
EBUS2接口联接屏幕显示器；
Keypad接口联接键盘；
External Memory接口联接外存储器；
音频接口联接耳机、扬声器和传声器；
所述ADS-M收发机载设备进行移动TD-SCDMA/GPRS通信自动相关监视；机载ADS-M收发机载设备与移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群之间进行上下行无线通信：ADS-M收发机载设备发出下行信息至移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群，在经互联网到低空航空器空管物联网综合信息港；上述上传信息由低空航空器空管物联网综合信息港经互联网链接到移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群，并与机载ADS-M收发机载设备进行上行信息无线通讯。
作为本发明的进一步改进，所述空中航空器相互无线通信模块采用913MHz/2.4Ghz频率与相邻的航空器进行无线通讯，给出双方航空器空中位置及航线，防止双方航空器在空中飞行过程中进行碰撞。
所述下行信息包括航空器入网代码、航空器代码、GPS定位、气压高度、空速、航速信息与语音信息；所述上传信息包括导航信息、目标GIS信息、语音信息和气象信息。
由于我国移动通信基本覆盖大部分国土区域，给低空航空器空中交通管制提供了有效地面通信基站，而且我国移动通信TD-SCDMA/GPRS能满足低空航空器在飞行时通信的可靠性，本发明利用现有的地面通信基站及互联网，通过在低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备，建立起低空航空器空中监管物联网系统平台，实现了低空航空器空中监管。
附图说明
图1  低空航空器空中监管物联网系统平台图；
图2  ADS-M收发机载设备电路原理图。
具体实施方式
参照附图1所示，本发明实施例一种低空航空器空中监管物联网系统平台包括：安装ADS-M收发机载设备的低空航空器1.0；移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群2.0；互联网3.0；低空航空器空管物联网综合信息港4.0；停机场5.0所组成。
实施例1，参照附图1所示，对本发明进一步说明。
低空航空器空中监管物联网系统平台主要由：安装ADS-M收发机载设备的低空航空器1.0与移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群2.0进行无线通信。ADS-M收发机载设备可以进行移动TD-SCDMA/GPRS通信自动相关监视。ADS-M收发机载设备与移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群2.0之间进行无线通信，ADS-M收发机载设备发出下行航空器入网代码、航空器代码、GPS定位、气压高度、空速、航速信息与语音信息；接收地面移动TD-SCDMA/GPRS通信基站上传的导航信息、目标GIS信息、语音信息、气象信息；而这些相关监视的信息是由低空航空器空管物联网综合信息港4.0经互联网3.0，链接在移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群2.0与低空航空器ADS-M收发机载设备进行空中交通监管。
参照附图2所示，本发明实施例一种低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备主要特征是：由AD6905（这些标号是通用产品名）数字基带处理器、AD6857模拟基带芯片、AD6552射频收发芯片、AD6546射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中航空器相互无线通信模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器、键盘所组成。
ADS-M收发机载设备电路原理是由AD6905数字基带处理器通过模拟基带接口联接AD6857模拟基带芯片的控制接口、音频接口与基带接口；AD6857模拟基带芯片通过模拟无线通信接口，一路联接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的AD6552射频收发芯片，另一路联接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的AD6546射频收发芯片；AD6552射频收发芯片与AD6546射频收发芯片通过PA功放电路发出及接收来自射频开关无线天线上的射频信号。
其中AD6905数字基带处理器具有数字信号处理与微程序控制的芯片，AD6905数字基带处理器的UART串行通信接口联接GPS定位模块，接收GPS卫星发出的定位信息；I2C总线接口联接空中航空器参数测量模块与空中航空器相互无线通信模块，空中航空器参数测量模块是检测航空器气压高度及空速参数，而空中航空器相互无线通信模块是采用913MHz/2.4Ghz频率，使航空器在空中飞行过程中与相邻的航空器进行无线通讯，给出双方航空器空中位置及航线，防止双方航空器在空中飞行过程中进行碰撞；USIM卡接口联接驾驶航空器入网认证卡；Gamara接口联接相机；SDIO/MMC接口联接航空器标识SD卡；EBUS2接口联接屏幕显示器；Keypad接口联接键盘；External Memory接口联接外存储器。AD6857模拟基带芯片的音频接口联接耳机/麦克、扬声器、传声器。

Claims (6)

1.ADS-M收发机载设备，其特征是，该设备由数字基带处理器、模拟基带芯片、射频收发芯片、射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中航空器相互无线通信模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成；
数字基带处理器通过自带的模拟基带接口联接模拟基带芯片的控制接口、音频接口与基带接口；模拟基带芯片通过其中的模拟无线通信接口，一路联接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射频收发芯片，另一路联接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射频收发芯片；第一与第二射频收发芯片通过PA功放电路发出及接收来自射频开关无线天线上的射频信号；
所述数字基带处理器是具有数字信号处理与微程序控制的芯片，数字基带处理器的各接口连接如下： 
UART串行通信接口联接GPS定位模块，接收GPS卫星发出的定位信息；
I2C总线接口联接空中航空器参数测量模块与空中航空器相互无线通信模块，所述空中航空器参数测量模块用于检测航空器气压高度及空速参数，所述空中航空器相互无线通信模块与相邻的航空器进行无线通讯；
USIM卡接口联接驾驶航空器入网认证卡；
Gamara接口联接相机；
SDIO/MMC接口联接航空器标识SD卡；
EBUS2接口联接屏幕显示器；
Keypad接口联接键盘；
External Memory接口联接外存储器；
音频接口联接耳机、扬声器和传声器。
2.根据权利要求1所述的ADS-M收发机载设备，其特征是，所述数字基带处理器、模拟基带芯片和射频收发芯片是与我国公共移动2G或3G通信系统相适应的通信终端芯片。
3.根据权利要求1所述的ADS-M收发机载设备，其特征是，所述空中航空器相互无线通信模块采用913MHz/2.4Ghz频率与相邻的航空器进行无线通讯。
4.低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，该系统由低空航空器、移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群、综合信息港和互联网组成；
所述低空航空器内设有ADS-M收发机载设备，由数字基带处理器、模拟基带芯片、射频收发芯片、射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中航空器相互无线通信模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成；
数字基带处理器通过自带的模拟基带接口联接模拟基带芯片的控制接口、音频接口与基带接口；模拟基带芯片通过其中的模拟无线通信接口，一路联接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射频收发芯片，另一路联接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射频收发芯片；第一与第二射频收发芯片通过PA功放电路发出及接收来自射频开关无线天线上的射频信号；
所述数字基带处理器是具有数字信号处理与微程序控制的芯片，数字基带处理器的各接口连接如下： 
UART串行通信接口联接GPS定位模块，接收GPS卫星发出的定位信息；
I2C总线接口联接空中航空器参数测量模块与空中航空器相互无线通信模块，所述空中航空器参数测量模块用于检测航空器气压高度及空速参数，所述空中航空器相互无线通信模块与相邻的航空器进行无线通讯；
USIM卡接口联接驾驶航空器入网认证卡；
Gamara接口联接相机；
SDIO/MMC接口联接航空器标识SD卡；
EBUS2接口联接屏幕显示器；
Keypad接口联接键盘；
External Memory接口联接外存储器；
音频接口联接耳机、扬声器和传声器；
所述ADS-M收发机载设备进行移动TD-SCDMA/GPRS通信自动相关监视；ADS-M收发机载设备与移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群之间进行无线通信：ADS-M收发机载设备发出下行信息至移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群，接收地面移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群的上传信息；上述上传信息由综合信息港经互联网链接到移动TD-SCDMA/GPRS通信基站集群上。
5.根据权利要求4所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述空中航空器相互无线通信模块采用913MHz/2.4Ghz频率与相邻的航空器进行无线通讯。
6. 根据权利要求4所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述下行信息包括航空器入网代码、航空器代码、GPS定位、气压高度、空速、航速信息与语音信息；所述上传信息包括导航信息、目标GIS信息、语音信息和气象信息。
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