CN103413461A - 一种用于飞机安全的综合监视系统及其监视方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞机安全的综合监视系统，包括一套四通道L波段天线、一套气象雷达天线单元和系统主机，所述系统主机包含中央处理模块、射频综合模块、基带综合模块、电源模块，射频综合模块通过同轴电缆与四通道L波段天线相连接，基带综合模块通过同轴电缆或光纤同气象雷达天线单元连接，中央处理模块综合各方面信息，计算本机撞地、空中碰撞和气象威胁，当威胁存在时输出适当的声音、视频避让建议信息，提示飞行员做出规避动作。本发明实现资源复用，减轻重量、体积、功耗、成本，增加设备可靠性和可扩展性；提供统一的、协调的、正确的、及时的告警、避让信息，减少飞行员决策判断压力。

Description

一种用于飞机安全的综合监视系统及其监视方法

技术领域

本发明涉及航空技术领域，是一种用于飞机飞行安全的综合监视系统。

背景技术

采用基于应答方式的空中交通管制（ATC）功能和空中避撞数据协调功能，能够应答地面二次航管雷达和机载防撞设备发射的询问信号，应答内容包括本机的高度和标识代码等信息。通过自动发送与地面二次雷达兼容的询问信号获取、探测周围飞机的距离、方位、高度和标识代码，通过结合本机的状态信息对可能发生的空中碰撞给出避让提示建议，通过视频和音频通知飞行员。

通过计算飞机的离地高度、飞行速度，结合本机性能来推断可能发生对地碰撞威胁，并伴随声、光提示。利用飞机状态矢量、机载地形数据库，通过比较，预测前方潜在的撞地碰撞威胁，并提供视频和音频避让提示。

通过计算发射的无线电波和反射信号回波探测飞机前方航道的天气状况，为飞机提供包括雷雨、冰雹、风暴、湍流、云雾和风切变等气象条件信息的准确和连续的图像，为飞行安全提供视频和音频避让提示。

当今航线数量和空域内的航空器数量与日俱增，传统系统分别独立工作，数据并不共享，资源重复利用，信息独立收集和发布，这就需要飞行员在飞机起飞、巡航、着陆的各个阶段持续关注各种类型的威胁信息和避让建议，并人为对各种信息、避让建议做出合理的判断，这对飞行员的正确决策带来了巨大的挑战。两种设备独立安装，系统重量、体积、交联成本、维护成本非常之高，而且这种独立安装方式的弊端在于：在现实飞行环境中，一旦情况发生，由于时间紧急或条件所限，各类同时产生的告警、避让信息导致飞行员无法及时准确、直观有效地理解告警原因，进而操作错误，发生事故。

发明内容

本发明的发明目的是将机载防撞系统、近地告警系统（含增强型）、S模式应答机（含ADS-B）、气象雷达功能在一个机箱内实现，实现资源复用，减轻重量、体积、功耗、成本，增加设备可靠性和可扩展性；提供统一的、协调的、正确的、及时的告警、避让信息，减少飞行员决策判断压力。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：

本发明公开了一种用于飞机安全的综合监视系统，包括一套四通道L波段天线、一套气象雷达天线单元和系统主机，所述系统主机包含中央处理模块、射频综合模块、基带综合模块、电源模块，所述射频综合模块通过同轴电缆与四通道L波段天线相连接，广播本机状态信息，并同时监听周围空域中装有S模式或A/C模式应答机的机体所发送的广播信号，发送询问信号探测周围空域安装A/C模式应答机的机体；

所述基带综合模块通过同轴电缆或光纤同气象雷达天线单元连接，发射探测信号，接收反射信号，检测前方气象状况和地形；

所述基带综合模块与射频综合模块连接，对S、A/C模式应答机和ADS-B数据进行处理；

所述中央处理模块通过与机载网络（AFDX）或自带接口单元获取机体状态信息，综合本机、地形威胁、目标机体航迹、前方气象等信息，计算本机撞地、空中碰撞和气象威胁，当威胁存在时输出适当的声音、视频避让建议信息，提示飞行员做出规避动作；

所述电源模块为中央处理模块、射频综合模块、基带综合模块提供电源。

根据上述的技术方案，一种用于飞机安全的综合监视系统的监视方法，包括以下步骤：

1）射频综合模块通过四通道L波段天线广播本机状态信息，并同时监听周围空域中装有S模式或A/C模式应答机的机体所发送的广播信号，发送询问信号探测周围空域安装A/C模式应答机的机体；

2）基带综合模块通过同轴电缆或光纤与气象雷达天线单元，发射探测信号，接收反射信号，检测前方气象状况和地形；

3）基带综合模块与射频综合模块连接，对S、A/C模式应答机和ADS-B数据进行处理；

4）中央处理模块综合本机、地形威胁、目标机体航迹、前方气象等信息，计算本机撞地、空中碰撞和气象威胁，当威胁存在时输出适当的声音、视频避让建议信息，提示飞行员做出规避动作。

与现在技术相比，本发明的有益效果避免了气象雷达功能、空中防撞、S A/C模式应答机需要配备很多种类的基带模块，将机载防撞系统、近地告警系统（含增强型）、S模式应答机（含ADS-B）、气象雷达功能在一个机箱内实现，实现资源复用，减轻重量、体积、功耗、成本，增加设备可靠性和可扩展性；提供统一的、协调的、正确的、及时的告警、避让信息，减少飞行员决策判断压力。

附图说明

图1为本发明用于飞机安全的综合监视系统的总体框图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施流程对本发明作进一步的详细说明：

实施例

如图1所示，综合监视系统，包括一套四通道L波段天线、一套气象雷达天线单元和系统主机，系统主机包含中央处理模块、射频综合模块、基带综合模块、电源模块，射频综合模块通过同轴电缆与四通道L波段天线相连接，基带综合模块通过同轴电缆或光纤同气象雷达天线单元连接，基带综合模块与射频综合模块连接，对S、A/C模式应答机和ADS-B数据进行处理，中央处理模块通过与机载网络（AFDX）或自带接口单元获取机体状态信息，综合本机、地形威胁、目标机体航迹、前方气象等信息，计算本机撞地、空中碰撞和气象威胁，当威胁存在时输出适当的声音、视频避让建议信息，提示飞行员做出规避动作。

系统主机利用四通道L波段天线广播本机状态信息；监听周围空域中安装有S模式应答机的飞机所发送的广播信号；发送询问信号探测周围空域安装有A/C模式应答机的飞机。通过交互式询问和应答，跟踪安装A/C和S模式应答机的飞机，建立航迹，并综合本机相关信息、地形威胁信息、评估入侵机的威胁大小。系统主机利用X或C波段气象雷达天线探测到得气象条件信号计算得出告警信息和避让建议，同时配合输出合理的声音、视频信息，以提醒飞行员产生规避。系统利用数字中频处理技术、多通道射频收/发技术简化射频通道、复用天线资源。采用嵌入式操作系统实现防撞算法、近地告警算法（含增强型）、S模式应答算法、ADS-B算法、气象雷达算法等，调度各类任务有序运行、有效复用处理器、存储器和接口等资源。

系统综合处理防撞告警算法、近地告警算法（含增强型）、S模式应答算法（含ADS-B算法）、气象雷达算法，综合彼此告警和状态信息，提升威胁检测概率。输出最适宜的监视、告警信息和避让建议，提升综合监视性能。

一套气象雷达天线单元可同时用于连接两台系统主机，实现系统主机互备份。

Claims (2)

1.一种用于飞机安全的综合监视系统，包括一套四通道L波段天线、一套气象雷达天线单元和系统主机，其特征在于，所述系统主机包含中央处理模块、射频综合模块、基带综合模块、电源模块，所述射频综合模块通过同轴电缆与四通道L波段天线相连接，广播本机状态信息，并同时监听周围空域中装有S模式或A/C模式应答机的目标机所发送的广播信号，发送询问信号探测周围空域安装A/C模式应答机的目标机；

所述基带综合模块通过同轴电缆或光纤同气象雷达天线单元连接，发射探测信号，接收反射信号，检测前方气象状况和地形；

所述基带综合模块与射频综合模块连接，对S、A/C模式应答机和ADS-B数据进行处理；

所述中央处理模块通过与机载网络或自带接口单元获取机体状态信息，综合各种信息，计算本机是否存在威胁，并当威胁存在时通过声音、视频提示飞行员做出规避动作；

所述电源模块为中央处理模块、射频综合模块、基带综合模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞机安全的综合监视系统的监视方法，其特征在于包括以下步骤：

1）射频综合模块通过四通道L波段天线广播本机状态信息，并同时监听周围空域中装有S模式或A/C模式应答机的目标机所发送的广播信号，发送询问信号探测周围空域安装A/C模式应答机的目标机；

2）基带综合模块通过同轴电缆或光纤与气象雷达天线单元，发射探测信号，接收反射信号，检测前方气象状况和地形；

3）基带综合模块与射频综合模块连接，对S、A/C模式应答机和ADS-B数据进行处理；

4）中央处理模块综合本机、地形威胁、目标机体航迹、前方气象等信息，计算本机撞地、空中碰撞和气象威胁，当威胁存在时输出适当的声音、视频避让建议信息，提示飞行员做出规避动作。

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