CN103646569B - 一种通用航空低空监视与服务系统 - Google Patents

一种通用航空低空监视与服务系统 Download PDF

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王鹏
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朱武
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Abstract

本发明公开了一种通用航空低空监视与服务系统,包括:区域监视服务系统,接收各航空服务站系统提交的飞行信息,与空域管理部门信息交互;航空服务站系统,用于获取服务站空域内的飞行信息,并为服务站空域内的通用航空器提供飞行信息;通航机场塔台系统,用于获取机场本场空域内的飞行信息,为机场本场空域内的通用航空器提供飞行信息;机动指挥系统用于获取航空服务站系统和通航机场塔台系统覆盖不到的空域内,其所在位置的飞行信息及为该空域内的通用航空器提供飞行服务信息;低空飞行服务网系统,为低空通航飞行人员提供用户接口;机载监视服务终端,用于获取通用航空器的实时信息。

Description

一种通用航空低空监视与服务系统

技术领域

[0001]本发明涉及航空航天技术领域,尤其涉及一种通用航空低空监视与服务系统。

背景技术

[0002]近年来随着中国低空空域逐渐开放,越来越多的通用航空飞行为国民的低空飞行作业需求提供服务成为普遍现象,但是已有的民航航路飞行,主要是通过一次雷达和二次雷达及航路导航台来解决高空航路(一般为7000米以上)飞行的监视与服务,而低空通航飞行主要是在通航机场本场或者指定作业区域内的低空(主要指1000米以下)目视飞行,而一次雷达或者二次雷达易受到障碍物(山体、楼宇等)的遮挡,无法连续、有效的对通用航空器监视与服务,同时通用航空器一般比较小,无法安装较大的仪器导航台等设备,再由于通用航空器成本较低,无法承受价格昂贵的高端机载监视设备;因此,目前通航低空飞行存在“看不见,听不到,叫不到”的管理问题;因此为通航低空飞行提供相关的飞行服务,解决通用航空器低空飞行的监视与管理,对于保障通用航空飞行尤其重要。

[0003]随着国民经济持续快速增长以及国内消费结构的不断升级,中国通用航空在农林矿等行业的作业飞行、医疗救护、抢险救灾、气象飞行、飞行培训、遥感测绘、旅游观光以及其它公务、私人飞机的潜在消费需求旺盛。在逐步开放低空空域和加大对通用航空机场补贴力度等一系列利好政策的推动下,制约中国通用航空发展的政策障碍逐步被扫除,未来5-10年将是中国通用航空产业发展的黄金时期。

[0004]在低空空域改革、民用航空产业发展等一系列政策的持续推动下,市场对中国通用航空的期待不断提高,推动国内通用航空市场持续加速发展。2012年,全国通用航空运营企业数超过140家,飞机数量达到1371架,通用航空作业时间突破50万小时。根据《国务院关于促进民航业发展的若干意见》,到2020年,中国通用航空将实现规模化发展,飞行总量达200万飞行小时,年均增长19 %。

[0005]目前通用航空在全国各地如火如荼的开展,但是相应的法规标准体系、通航专业人员和通航相关的保障体系并没有同时的开展与建立,尤其是保障通航飞行的监视与服务体系更需要统一设计与建立。

[0006]目前成熟的民航飞行监视与服务主要是通过一次雷达、二次雷达、WAM系统及安装在大型民航飞机上的机载设备与地面固定接收设备之间形成通信联系而构建的监视与服务手段,一次雷达为主动式监控手段,通过雷达波扫描空中目标,根据目标的反射回波进行识别监视;二次雷达主要是询问式监视,通过地面雷达向空中飞行的目标发射询问信息,空中的目标主动发射自己的身份信息,结合一次雷达的位置信息形成对空中目标的位置监视;WAM系统是在不增加机载设备的前提下,通过多点接收机载应答机信号,利用到达时间差定位技术,实现飞行器的精确测量定位,从而实现监视功能,其更新率可达I秒,成本比二次雷达低,但需要建设至少4个地面站,基础设施投入较大,其主要应用于飞机起降的机场本场位置;信息服务主要是通过安装在航线上的地面语音电台直接同飞行员进行语音通话。

[0007]由于通用航空飞行主要是在本场飞行或者是指定的一个固定空域内进行作业飞行,特别是在山区、野外等地飞行较多,航线飞行较少,因此在较大的通航飞行的低空空域实施一次雷达和二次雷达的监视与服务手段存在信号容易被遮挡,安装数量多,成本十分昂贵的问题,因此雷达监控手段不是一个适合通航低空飞行的合适技术手段。

[0008]因此构建一种通航低空监控服务体系,实现一种完整覆盖整个通航低空空域的技术手段,对于通用航空的发展,具有深刻的社会效益、经济效益及国家安全效益。

发明内容

[0009]本发明为解决通用航空飞行在我国低空空域(主要是1000米以下)时,通用航空器“看不见,叫不到,听不见”的问题,而提出了一种通用航空低空监视与服务系统。

[0010]根据本发明一方面,其提供了一种通用航空低空监视与服务系统,其包括:

[0011]区域监视服务系统,其用于管理本区域中航空服务站系统,接收各航空服务站系统提交的飞行信息,上报给空域管理部门,并接收空域管理部门的信息并下发给个航空服务站系统;

[0012]航空服务站系统,其用于获取服务站空域内的飞行信息,并为服务站空域内的通用航空器提供飞行信息;

[0013]通航机场塔台系统,其用于获取机场本场空域内的飞行信息,并为机场本场空域内的通用航空器提供飞行信息;

[0014]低空飞行服务网系统,其为低空通航飞行人员提供用户接口,供低空通航飞行人员管理自己的飞行任务;

[0015]机载监视服务终端,其安装在通用航空器上,用于获取通用航空器的实时信息,并将其传送给航空服务站系统和通航机场塔台系统;

[0016]机动指挥系统,其用于通用航空器在野外作业实时起降的指挥管理,和航空服务站系统无法监视到的空域的监视与服务指挥。

[0017]其中,所述区域监控服务系统包括:

[0018]服务站监视子系统:其用于对本区域的各个航空服务站系统的工作状态以及相应设备进行远程监控;

[0019]情报管理子系统:其用于收集上级管理部门下发的各种航行通告、飞行情报以及气象情报信息,并将其分发给本区域的各个航空服务站系统;

[0020]态势监视子系统:其用于对本区域内低空飞行进行总体监视,包括从本区域内的各个航空服务站系统或自身的监视设备获取态势信息,以进行飞行监视;

[0021]计划管理子系统:其用于对本区域内各个航空服务站系统上报的飞行计划进行审批,并监视本区域内的飞行计划状态的执行;

[0022]综合分析子系统:其用于对本区域内的飞行情况、计划情况和情报情况进行汇总分析;

[0023]信息收集与分发子系统:其用于实现区域监控服务系统中各个子系统与本区域内各个航空服务站系统之间的信息管理及传送。

[0024]其中,所述航空服务站系统包括:

[0025]航空服务站一体化工作台,其为VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机和综合记录系统的载体;

[0026] VHF语音电台,其用于航空服务站同通用航空器间的双向语音通信;

[0027] ADS-B地面接收机,其用于接收通用航空器发射的ADS-B信息;

[0028]数传电台接收机,其用于接收通用航空器上数传电台机载监视服务终端发射的通用航空器位置信息;

[0029]自动气象站系统,其通过航空服务站自身的气象传感器获取气象信息;

[0030]服务站监视与服务系统,其用于对本航空服务站系统中其它各个子系统进行监控,根据其它子系统获取的信息为通用航空器提供飞行情况信息、飞行情报信息、飞行预警服务以及飞行支援服务,其还为通航公司提供飞行计划申请及审批服务;

[0031 ]综合记录系统,其用于记录所述服务站监视与服务系统获取和产生的所有信息,并对外提供信息查询服务。

[0032]其中,所述航空服务站系统中的服务站监视与服务系统为通用航空器提供的飞行情况信息包括气象信息以及各通用航空器之间的冲突信息;所述飞行情报信息包括从民航及空军接收到的飞行情报信息和本航空服务站区域的空域及管辖的通航机场信息形成。

[0033]其中,所述通航机场塔台系统包括:

[0034]塔台工作台,其为安装VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台的载体和综合记录系统的载体;

[0035] VHF语音电台,其用于通航机场塔台与通用航空器间的双向语音通信;

[0036] ADS-B地面接收机,其用于接收机场本场空域范围内的ADS-B通用航空器信息;

[0037]数传电台接收机,其用于接收机场本场空域范围内通用航空器上的数传电台机载监视服务终端发射的通用航空器位置信息;

[0038]自动气象站系统,其通过自身的气象传感器获取机场本场的气象信息;

[0039]塔台监视与服务系统,其用于对机场本场的其它各个子系统进行监控,并根据其它各个子系统获取的信息,为机场本场空域内的通用航空器提供飞行情况信息、飞行情报信息以及飞行预警服务;

[0040]综合记录系统,其用于记录所述塔台监视与服务系统获取和产生的所有信息,并对外提供信息查询服务。

[0041]其中,所述低空飞行服务网系统为用户提供飞行计划申请、态势监视、情报查询、气象信息查询服务;其支持移动用户客户端。

[0042]其中,所述机载监视服务终端包括基于移动通信和GPS/北斗2的机载监视服务终端、基于数传电台和GPS/北斗2的机载监视服务终端、基于ADS-B的便携式机载监视服务终端、基于北斗短消息的机载监视服务终端、基于海事卫星通信的机载监视服务终端。

[0043]其中,所述机动指挥系统包括:

[0044]机动指挥车,其为安装VHF语音电台、ADS_B地面接收机、数传电台的载体和综合记录系统的载体;

[0045] VHF语音电台,其用于机动指挥车与通用航空器间的双向语音通信;

[0046] ADS-B地面接收机,其用于接收以机动指挥车为中心的空域范围内的ADS-B通用航空器信息;

[0047]数传电台接收机,其用于接收以机动指挥车为中心的空域范围内通用航空器上的数传电台机载监视服务终端发射的通用航空器位置信息;

[0048]自动气象站系统,其通过自身的气象传感器获取机动指挥车位置本场的气象信息;

[0049]机动监视与服务系统,其用于对机动指挥空域的其它各个子系统进行监控,并根据其它各个子系统获取的信息,为机动指挥空域内的通用航空器提供飞行情况信息、飞行情报信息以及飞行预警服务;

[0050]综合记录系统,其用于记录所述机动监视与服务系统获取和产生的所有信息,并对外提供信息查询服务。

[0051]其中,用户可以通过低空飞行服务网系统向区域监视中心系统、航空服务站系统、通航机场塔台系统请求飞行情报信息,提交飞行计划申请。

[0052]本发明提出的上述通用航空低空监视与服务系统可以为通航公司提供飞行计划申请、通用航空器实时运行状态、飞行计划监控,使得通航公司随时掌握通航通用航空器信息;可以为飞行员提供飞行前气象咨询与飞行中的气象讲解,提高飞行员的飞行安全;为空域监管部门提供低空空域态势监视与管理,解决低空空域监管部门“看不见,听不见,叫不到”的难题。

附图说明

[0053]图1是本发明提出的通用航空低空监视与服务系统的结构示意图;

[0054]图2是本发明提出的通用航空低空监视与服务系统的管理层次结构示意图;

[0055]图3是本发明提出的通用航空低空监视与服务系统与外部系统的交互示意图;

[0056]图4是本发明中通用航空低空监视与服务器系统中各子系统之间的信息交互示意图。

具体实施方式

[0057]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明作进一步的详细说明。

[0058]图1示出了本发明提出的通用航空低空监视与服务系统的结构示意图。如图1所示,该监视与服务系统包括:区域监视服务系统、航空服务站系统、机动指挥系统、通航机场塔台系统、低空飞行服务网系统、设置在通用航空器上的机载监视服务终端等。

[0059]图2示出了本发明提出的通用航空低空监视与服务系统的管理层次结构示意图。如图2所示,所述区域监视服务系统是通用航空低空监视与服务系统的最高管理层次系统,用于管理航空服务站系统,而所述航空服务站系统管理通航机场塔台系统,所述通航机场塔台系统和航空服务站系统直接与通用航空器通信,用于向通用航空器提供监视与服务信息,低空监视移动应用系统和低空飞行服务网直接服务于飞行员、通航公司和空域管理部门直接使用。

[0060]图3示出了本发明提出的通用航空低空监视与服务系统与外部系统的交互示意图。如图3所示,所述通用航空低空监视与服务系统与民航空管部门、政府气象部门、空军空管部门、通航公司、私营业主等进行信息交互。具体如下:

[0061]所述通用航空低空监视与服务系统与民航系统的信息交互包括:接收航行情报部门下发的航行情报信息,并上报本场的航行情报信息;接收民航空管部门下发的管制信息,并上报低空监视态势;接收气象部门的相关气象信息;向民航上报飞行计划,接收民航飞行计划审批结果;向民航上报飞行事件和飞行事故;查询民航机场状态(通航飞机托管使用)。

[0062]所述通用航空低空监视与服务系统还接收空军空管部门的管制命令,上报低空空域监视信息,飞行动态信息,向空军上报飞行事件和飞行事故。

[0063]所述通用航空低空监视与服务系统从政府气象部门申请实时或气象预报信息,接收政府气象部门气象预报信息和实时气象信息。

[0064]所述通用航空低空监视与服务系统接收通航公司和私营业主的通用航空器注册信息,飞行计划的申请信息,通用航空器基本状态查询信息,以及通用航空器的实时状态查询信息,机场状态查询信息,下发飞行计划审批结果信息,通用航空器基本状态和通用航空器实时状态信息,机场状态信息。

[0065]所述区域监控服务系统是整个通用航空低空监视与服务系统的最顶层,主要是为空域管理部门提供信息,并从空域管理部门接收信息并下发。区域监控服务系统服务于低空监控中心,提供区域级低空监视与服务能力,主要功能包括监控服务站工作状态、服务站通信导航设备运行状态、空域使用情况、空域态势、飞行计划管理、飞行情报、航行通告和气象情报管理,数据收集和分析等,提供应急救援服务。

[0066]所述区域监控服务系统包括:服务站监视子系统、情报管理子系统、态势监视子系统、计划管理子系统、综合分析子系统、信息收集与分发子系统。

[0067]所述服务站监视子系统实现对所属的各航空服务站状态的工作监控、航空服务站设备的远程监视与控制等功能。

[0068]情报管理子系统收集上级管理部门(空军和民航)下发的各种航行通告、飞行情报信息以及气象情报,区域内各航空服务站上报的各种情报信息,同时定期下发汇总后的情报信息给各个航空服务站系统,实现对情报信息的收集、组织、管理和发布。

[0069] 所述态势监视子系统实现对所辖空域内的低空飞行的总体监视,主要通过航空服务站系统上报给区域监视服务系统的态势信息(飞机位置信息、告警信息、空域类型信息等)或者从监视设备获取本区域内的飞行态势情况,实施飞行监视告警等。

[0070]所述计划管理子系统完成对所辖空域上报申请的计划进行审批,并监视所辖空域内的飞行计划状态执行情况。

[0071]所述综合分析子系统实现对所辖空域内的飞行情况(态势监视子系统形成)、计划情况(飞行计划管理子系统形成)、情报情况(情报管理子系统形成)等进行统计分析,给出空域使用的情况,供决策者实施空域内的优化飞行提供支持。

[0072]所述信息收集与分发子系统实现区域监控服务系统同航空服务站系统间的信息上报和下达,完成信息的解析、分类、记录,同时将解析分类后的信息发送给区域监控服务系统的各个子系统。

[0073]所述航空服务站系统是为航空服务站人员进行服务站空域内的通用航空器提供飞行服务的系统。主要实现对航空服务站所辖空域飞行态势监视、计划管理、情报管理、气象服务等功能。其还包括自动航空服务站系统,即无人监控的航空服务站系统。

[0074]所述航空服务站系统包括航空服务站一体化工作台、VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、自动气象站系统、服务站监视与服务系统、综合记录系统。

[0075]所述航空服务站一体化工作台是器、VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机和综合记录系统的载体。

[0076]所述VHF语音电台实现航空服务站同通用航空器间的双向语音通信能力。

[0077]所述ADS-B地面接收机接收通用航空器发射的以ADS-B格式的通用航空器信息,供航空服务站系统使用。

[0078]所述数传电台接收机接收使用了数传电台机载监视服务终端的通用航空器发射的通用航空器位置信息,供服务站监视与服务系统使用。

[0079]所述自动气象站系统通过自身的气象传感器获取气象站安装位置的实时温度、湿度、风速、风向、气压、雨量等气象信息,为航空服务站气象情报服务提供实时气象来源。

[0080]所述服务站监视与服务系统,其实现对服务站空域的飞行态势监视,实现对通用航空器的飞行预警服务,具体地根据监视到的飞行态势,实时计算航空器的冲突信息,进行飞行预警,通过VHF语言电台通知通用航空器。所述服务站监视与服务系统提供对监视空域内通用航空器告警服务,具体地根据监视到的态势信息,计算出满足告警的各种飞行情况以及突发的气象和飞行情报告警,通过VHF语言电台通知通用航空器;其还提供气象和情报服务,具体地:根据航空服务站自动气象站实时感知的气象信息和接收国家气象部门,民航部门下发的气象信息形成航空服务站内综合气象信息;接收民航及空军的飞行情报信息,结合航空服务站区域内的空域及管辖的通航机场信息形成航空服务站内综合情报信息;通过VHF语音电台接收通用航空器飞行员的气象或情报服务申请,航空服务站则通过VHF语音电台发送相应的申请信息给通用航空器飞行员;其还提供计划申请与审批服务,具体地:其接收通航公司的飞行计划申请,根据航空服务站飞行计划审批的权限进行飞行计划的审批及批复,同时可以替通航公司向军方提出飞行计划的申请;其还提供飞行支援服务,具体地当通用航空器出现意外时,向航空器驾驶员或者救援人员提供航空器飞行历史信息及救援时的气象等信息。

[0081]所述综合记录系统同服务站监视与服务系统紧密铰链,将航空服务监视与服务系统处理的航空服务站态势信息、气象及情报信息、预警与告警信息、计划信息和支援服务信息进行记录存储;同时记录航空服务站VHF语音电台的语音信息;综合记录系统可查询航空服务站历史相关的所有数据和语音信息供后续分析提供数据支持。

[0082]所述通航机场塔台系统主要供通航机场塔台人员实施通航机场本场场面及本场空域内的飞行监视与服务使用,其主要实现对本场场面及空域的态势监视、计划执行、本场气象及情报管理、机场设备监控等功能。

[0083]通航机场塔台系统主要包含塔台工作台、VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、塔台监视与服务系统、综合记录系统。

[0084]所述塔台工作台用于安装VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台的载体和综合记录系统的载体。

[0085]所述VHF语音电台实现通航机场塔台同通用航空器间的双向语音通信能力。

[0086] ADS-B地面接收机接收以通航机场本场为中心的空域范围内的ADS-B通用航空器信息,供塔台监视与服务系统使用。

[0087]数传电台接收机接收使用了数传电台机载监视服务终端的通用航空器发射的自身位置信息,供塔台监视与服务系统使用。

[0088]所述自动气象站系统通过自身的气象传感器获取通航机场本场的实时温度、湿度、风速、风向、气压、雨量等气象信息,为通航机场的气象情报服务提供实时气象来源。

[0089]塔台监视与服务系统实现对通航机场本场场面设备状态的监控,场面及通航机场本场空域态势的监视,实现对通用航空器的飞行预警服务,提供对本场空域内监视的通用航空器告警服务,提供本场气象和飞行情报服务。

[0090]综合记录系统主要实现对塔台监视与服务系统的数据记录和VHF语音电台的双向语音通话记录功能,供飞行后的分析查询服务。

[0091]所述机动指挥系统主要供通用航空器野外作业实时起降指挥管理,或者航空服务站系统无法监视服务到的空域,由搭载在指挥车上的监视与服务系统实施相关空域的监视与服务指挥,其主要实现对机动指挥空域的态势监视、计划执行监视、外场气象及情报管理等功能。

[0092]机动指挥系统主要包含机动指挥车、VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、自动气象站系统、机动监视与服务系统、综合记录系统组成。

[0093]所述机动指挥车用于安装VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台的载体和综合记录系统的载体。

[0094]所述VHF语音电台实现机动指挥系统同通用航空器间的双向语音通信能力。

[0095] ADS-B地面接收机接收以机动指挥车为中心的空域范围内的ADS-B通用航空器信息,供机动监视与服务系统使用。

[0096]数传电台接收机接收使用了数传电台机载监视服务终端的通用航空器发射的自身位置信息,供机动指挥系统使用。

[0097]所述自动气象站系统通过自身的气象传感器获取机动指挥位置本场的实时温度、湿度、风速、风向、气压、雨量等气象信息,为机动指挥位置的气象情报服务提供实时气象来源。

[0098]机动监视与服务系统实现对机动指挥空域态势的监视,实现对通用航空器的飞行预警服务,提供对机动指挥空域内监视的通用航空器告警服务,提供指挥空域气象和飞行情报服务。

[0099]综合记录系统主要实现对机动监视与服务系统的数据记录和VHF语音电台的双向语音通话记录功能,供飞行后的分析查询服务。

[0100]所述低空飞行服务网系统主要是为低空飞行服务提供便捷飞行的门户,即为用户提供接口,使得用户能够管理自己的飞行任务,并查询机场的相关信息。具体地,主要提供飞行计划的申请,飞行情报、航空气象查询,低空空域与低空飞行航线状态发布,通航机场信息查询与状态发布,低空飞行态势的查阅等,为通航飞行用户提供一个简单、轻量化、实用的网络平台。

[0101]飞行计划申请可使用户在web浏览器端进行飞行计划的申请、飞行任务的管理等等。查看飞行器及飞行员状态,根据飞行任务调配保障资源。在制定飞行计划同时可参考飞行情报及航空气象,有效的规避不能飞行时段。通过低空空域的当前或未来交通流量的查询也可避开高峰时段。

[0102] 所述低空飞行服务网能够将用户的通用航空器态势推送给web浏览器端,使用户随时获取自己所属飞行器的动向。也可随时查看飞行器周边的高空障碍物为飞行员提前做出预警,避免事故的发生。

[0103]低空飞行服务网区别于塔台工作站的重量级部署,仅用一台可上互联网设备即可使用户管理自己的飞行任务并获取各种情报信息,贴合通航飞行用户为其提供低成本高效率的服务。

[0104]所述低空飞行服务网系统同样适用于移动客户端用户使用,实现移动客户端用户对低空飞行计划申请、态势监视、情报查询、气象查询等便捷服务,支持低空飞行随时随地的飞行服务保障,支持低空飞行便捷、移动办公。

[0105]所述低空飞行服务网系统为用户提供的接口主要包括:

[0106]飞行计划申请与管理:提供基于手机、PAD的应用方式,为通航公司提供低空飞行计划申请、上报、查询、状态监视等服务功能;为航空服务站、区域监视中心提供通用航空器计划查询、审批、状态监视等服务。通过与信息服务中心的信息互通,实现通用航空器计划与塔台系统的直接对接。

[0107]航行情报管理:提供基于手机、PAD方式的低空空域气象查询、气象咨询、气象简单发布等服务;提供低空飞行空域相应航行情报的查询、发布等功能;其与信息服务中心的气象服务与情报服务直接对接,并实现信息的共享与同步。

[0108]监视服务应用:监视服务应用提供飞行器的态势监视功能,客户端通过用户认证系统登录之后,可根据用户类型及授权状况获取不同类别的飞行器态势信息。移动应用数据与塔台或服务站数据同步更新,同时,通过数据共享手段可获得运输航空的飞行器态势

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[0109]飞行性能计算服务应用:飞行性能计算应用提供各型号飞行器各类性能计算工具箱,包括配载平衡、油量计算、坐标换算、航线规划等功能。可为航务及机务工作者提供便捷的计算功能。

[0110]所述机载监视服务终端安装在通用航空器上,主要实现对通用航空器的位置定位、速度、航向等飞行位置属性等信息的获取,同时通过自身的通信能力,将通用航空器位置属性信息发送给地面的ADS-B接收机或者数传电台地面接收机,实现对通航航空器的协作式监视能力。

[0111]根据通用航空器航电系统的特点和通航飞行用户的需求及现有通信定位解决方案,提出5类机载监视定位设备:基于移动通信和GPS/北斗2的机载监视服务终端、基于数传电台和GPS/北斗2的机载监视服务终端、基于ADS-B的便携式机载监视服务终端、基于北斗短消息的机载监视服务终端、基于海事卫星通信的机载监视服务终端。定位方式采用GPS定位技术和中国的北斗2代定位技术,通信手段采用应用手机移动通信、数传电台、北斗、卫星和ADS-B通信手段。机载监视服务终端自带电源、包含通信和定位功能,该设备自成体系,独立工作,不和通用航空器进行铰链,对通用航空器不会产生影响。

[0112] a)基于移动通信和GPS/北斗2的机载监视服务终端

[0113]目前移动通信网络覆盖广,通信费用低,技术成熟,因此采用移动通信技术作为机载监视服务终端的通信手段具有其独特的优势,当然其缺点也十分明显,第一、其网络传输延时较大,且不固定,第二、其信号覆盖高度有限,一般在真高300米以下信号较好,300米以上无法保障信号的覆盖和通信的连续性。

[0114]该设备通信和定位天线隐藏于设备内部,设备使用可以安装在通用航空器的前挡风玻璃处或者安装在通用航空器的起落架前段。

[0115] b)基于数传电台和GPS/北斗2的机载监视服务终端

[0116]数传电台主要应用于工业生产等领域,同时在无人机的飞行控制中应用十分广泛,适合点对点通信方式,但是其单点通信是半双工方式,当应用于通用航空器定位信息的不间断发送时,地面接收端就可能产生接收信息的堵塞,通过设计地面接收端同通用航空器端通信的握手协议,实现同时支持多个通用航空器的定位信息的发送和接收。

[0117]该设备放置在通用航空器机舱内或者安装在通用航空器的起落架上,设备天线需要外置在通用航空器机腹下。

[0118] C)基于ADS-B的便携式机载监视服务终端

[0119] ADS-B设备是国际民航组织认可的通用航空器协作式监视定位方式,不过目前所有的ADS-B设备均需要和航电系统进行通信连接,包括机载GPS位置和气压高度表。便携式ADS-B设备是由ADS-B Out应答机通过连接独立的GPS和气压高度表设备,具备自身独立工作的能力,其不连接通航航空器航电系统。

[0120]使用时,将设备放置在通用航空器舱内或者安装在通用航空器的起落架上,ADS-B的通信天线和GPS通信天线需要外置在通用航空器的腹部和机背上。

[0121] d)基于北斗短消息的机载监视服务终端

[0122]中国正在建设和发展的北斗系统,具备定位和短消息通信能力,采用北斗短消息加GPS/北斗定位可以实现对通用航空器的全国监视能力,且具备通信无盲区的优点,其缺点主要是短消息发送周期较长,当前民用可申请到的周期暂时为I次/分钟,因此可作为辅助监视手段,作为常用监视手段则,不能看到通用航空器的连续位置。

[0123]安装使用时,需要将北斗天线安装在通用航空器背上,使其能够和北斗卫星直接能够建立连接,地面需要安装北斗地面指挥机,接收机载端发送的通用航空器位置信息。

[0124] e)基于海事卫星通信的机载监视服务终端

[0125]海事卫星通信已经应用船舶等其他领域多年,技术手段成熟,其具备连续发送数据的能力,使用海事卫星设备,就如同使用了一个特殊的上网接入设备,因此具备全球通信覆盖能力,但其缺点则是设备昂贵,通信费用高昂,对于通航飞行来说,负担较重,但其作为应急通信手段十分有效。

[0126]使用时,需要将其通信天线安装在通用航空器背上或者安装在通用航空器起落架外侧不受通用航空器遮挡的位置,地面接收通用航空器需要提供一个固定网络P地址,所有的通用航空器位置信息发送到该地址上,地面系统从该地址接收通用航空器位置信息。

[0127]图4示出了本发明中通用航空低空监视与服务器系统中各子系统之间的信息交互示意图。如图4所示:区域监视中心向航空服务站系统下发情报信息、态势信息、管制命令以及设备控制命令等;此外区域监视中心系统还从航空服务站系统获取上报的态势信息、态势申请ί目息、服务站状态ί目息和服务站的情报ί目息。

[0128]所述航空服务站系统向同行机场塔台系统下发情报信息、态势信息、管制命令和设备控制命令等;其还从同行机场塔台系统获取上报的态势信息、态势申请信息、机场状态信息、本场情报信息以及计划执行状态信息等;此外,航空服务站还直接与通用航空器进行通信,向通用航空器发提供管制服务以及情报信息。

[0129]所述通航机场塔台系统向通用航空器提供管制服务、情报信息,还从通用航空器获取位置信息、状态信息和情报申请等。

[0130]所述低空飞行服务网系统主要为用户提供接口,供用户从区域监视中心系统、航空服务站系统和通航机场塔台系统获取飞行态势信息、飞机状态信息、计划状态信息、情报信息、机场状态信息、空域情况信息和服务站状态信息;同时用户通过低空飞行服务网系统还能向区域监视中心系统、航空服务站系统、通航机场塔台系统提交计划申请、情报查询请求、飞机查询请求、态势查询请求、机场查询请求和服务站查询请求等。

[0131]本发明提出的上述通用航空低空监视与服务系统可以为通航公司提供飞行计划申请、通用航空器实时运行状态、飞行计划监控,使得通航公司随时掌握通航通用航空器信息;可以为飞行员提供飞行前气象咨询与飞行中的气象讲解,提高飞行员的飞行安全;为空域监管部门提供低空空域态势监视与管理,解决低空空域监管部门“看不见,听不见,叫不到”的难题。

[0132]该平台通过设计便携式、独立自主的机载监视与服务终端设备(GSM、数传电台、ADS-B、北斗等)实时对通用航空器的协作式监视与服务,通过实时对通用航空飞行的低空空域构建成本低廉的监视与服务网络、气象网络等实时对低空飞行的监视与服务,通过构建区域级监视系统、航空服务站系统、通航机场塔台系统的三级监视管理与服务管理体系实现通用航空飞行的体系化监视与服务,解决了低空飞行监视与服务的难题。

[0133]根据我国空域管理的特点,可以在不同的管制区设置区域监视服务中心,在管制分区设置相应的航空服务站,在通航机场设置通航机场塔台系统,在航空服务站系统内建设地面监视与服务网络基础设施,通过地面有限网络将通航机场塔台系统、航空服务站系统、区域监视服务系统以及飞行服务网系统进行互联,形成一体化的通用航空低空监视与服务体系。

[0134]以上所述的方法步骤,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通用航空低空监视与服务系统,其包括: 区域监视服务系统,其用于管理本区域中航空服务站系统,接收各航空服务站系统提交的飞行信息,上报给空域管理部门,并接收空域管理部门的信息并下发给个航空服务站系统; 航空服务站系统,其用于获取服务站空域内的飞行信息,并为服务站空域内的通用航空器提供飞行信息; 通航机场塔台系统,其用于获取机场本场空域内的飞行信息,并为机场本场空域内的通用航空器提供飞行信息; 低空飞行服务网系统,其为低空通航飞行人员提供用户接口,供低空通航飞行人员管理自己的飞行任务; 机载监视服务终端,其安装在通用航空器上,用于获取通用航空器的实时信息,并将其传送给航空服务站系统和通航机场塔台系统; 机动指挥系统,其用于通用航空器在野外作业实时起降的指挥管理,和航空服务站系统无法监视到的空域的监视与服务指挥; 其中,所述区域监控服务系统包括: 服务站监视子系统:其用于对本区域的各个航空服务站系统的工作状态以及相应设备进行远程监控; 情报管理子系统:其用于收集上级管理部门下发的各种航行通告、飞行情报以及气象情报信息,并将其分发给本区域的各个航空服务站系统; 态势监视子系统:其用于对本区域内低空飞行进行总体监视,包括从本区域内的各个航空服务站系统或自身的监视设备获取态势信息,以进行飞行监视; 计划管理子系统:其用于对本区域内各个航空服务站系统上报的飞行计划进行审批,并监视本区域内的飞行计划状态的执行; 综合分析子系统:其用于对本区域内的飞行情况、计划情况和情报情况进行汇总分析;信息收集与分发子系统:其用于实现区域监控服务系统中各个子系统与本区域内各个航空服务站系统之间的信息管理及传送。
2.如权利要求1所述的通用航空低空监视与服务系统,其中,所述航空服务站系统包括: 航空服务站一体化工作台,其为VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机和综合记录系统的载体; VHF语音电台,其用于航空服务站同通用航空器间的双向语音通信; ADS-B地面接收机,其用于接收通用航空器发射的ADS-B信息; 数传电台接收机,其用于接收通用航空器上数传电台机载监视服务终端发射的通用航空器位置信息; 自动气象站系统,其通过航空服务站自身的气象传感器获取气象信息; 服务站监视与服务系统,其用于对本航空服务站系统中的VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、自动气象站系统进行监控,根据VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、自动气象站系统获取的信息为通用航空器提供飞行情况信息、飞行情报信息、飞行预警服务以及飞行支援服务,其还为通航公司提供飞行计划申请及审批服务; 综合记录系统,其用于记录所述服务站监视与服务系统获取和产生的所有信息,并对外提供信息查询服务。
3.如权利要求2所述的通用航空低空监视与服务系统,其中,所述航空服务站系统中的服务站监视与服务系统为通用航空器提供的飞行情况信息包括气象信息以及各通用航空器之间的冲突信息;所述飞行情报信息包括从民航及空军接收到的飞行情报信息和本航空服务站区域的空域及管辖的通航机场信息形成。
4.如权利要求1所述的通用航空低空监视与服务系统,其中,所述通航机场塔台系统包括: 塔台工作台,其为安装VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台的载体和综合记录系统的载体; VHF语音电台,其用于通航机场塔台与通用航空器间的双向语音通信; ADS-B地面接收机,其用于接收机场本场空域范围内的ADS-B通用航空器信息; 数传电台接收机,其用于接收机场本场空域范围内通用航空器上的数传电台机载监视服务终端发射的通用航空器位置信息; 自动气象站系统,其通过自身的气象传感器获取机场本场的气象信息; 塔台监视与服务系统,其用于对机场本场的VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、自动气象站系统进行监控,并根据VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、自动气象站系统获取的信息,为机场本场空域内的通用航空器提供飞行情况信息、飞行情报信息以及飞行预警服务; 综合记录系统,其用于记录所述塔台监视与服务系统获取和产生的所有信息,并对外提供信息查询服务。
5.如权利要求1所述的通用航空低空监视与服务系统,其中,所述低空飞行服务网系统为用户提供飞行计划申请、态势监视、情报查询、气象信息查询服务;其支持移动用户客户端。
6.如权利要求1所述的通用航空低空监视与服务系统,其中,所述机载监视服务终端包括基于移动通信和GPS/北斗2的机载监视服务终端、基于数传电台和GPS/北斗2的机载监视服务终端、基于ADS-B的便携式机载监视服务终端、基于北斗短消息的机载监视服务终端、基于海事卫星通信的机载监视服务终端。
7.如权利要求1所述的通用航空低空监视与服务系统,其中,所述机动指挥系统包括:机动指挥车,其为安装VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台的载体和综合记录系统的载体; VHF语音电台,其用于机动指挥车与通用航空器间的双向语音通信; ADS-B地面接收机,其用于接收以机动指挥车为中心的空域范围内的ADS-B通用航空器信息; 数传电台接收机,其用于接收以机动指挥车为中心的空域范围内通用航空器上的数传电台机载监视服务终端发射的通用航空器位置信息;自动气象站系统,其通过自身的气象传感器获取机动指挥车位置本场的气象信息;机动监视与服务系统,其用于对机动指挥空域的VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、自动气象站系统进行监控,并根据VHF语音电台、ADS-B地面接收机、数传电台接收机、自动气象站系统获取的信息,为机动指挥空域内的通用航空器提供飞行情况信息、飞行情报信息以及飞行预警服务; 综合记录系统,其用于记录所述机动监视与服务系统获取和产生的所有信息,并对外提供信息查询服务。
8.如权利要求5所述的通用航空低空监视与服务系统,其中,用户通过低空飞行服务网系统向区域监视中心系统、航空服务站系统、通航机场塔台系统请求飞行情报信息,提交飞行计划申请。
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