CN103680215B - 低空航空服务站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低空航空服务站，该服务站包括：气象服务系统、情报服务系统、飞行计划服务系统和监视服务系统，其中：气象服务系统用于提供气象服务，确保航空器的运行环境符合气象条件；情报服务系统用于搜集、整理、设计制作、发布情报资料，以提供给飞行机组和技术保障单位在组织与实施飞行过程中使用；飞行计划服务系统用于提供飞行计划，保证能够根据批准的飞行计划对航空器提供管制、情报服务；监视服务系统用于动态显示航空器的飞行态势信息，并将所辖区域内的空域状态汇报给管制中心。本发明提供的低空航空服务站能够对在低空空域中执行飞行任务的各类通用航空器进行监视并为其提供必要的飞行计划、航空气象、航行情报等服务。

Description

低空航空服务站

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其是一种低空航空服务站。

背景技术

航空服务站是对在通用航空中执行飞行任务的各类通用航空器进行监视并为其提供必要的飞行计划服务、航空气象服务、航行情报服务等服务的系统。它的主要任务是保证航空器能够安全、有序、高效的执行飞行任务。

目前我国通用航空事业迅猛发展，低空空域的飞行活动激增，“十五”期间，通用航空年平均作业量约6.3万小时，2015年的市场需求将比2000年翻两番以上，达到18万小时左右，通用航空飞机预计在1万架以上，达到发展中国家的最先进水平。同时，我国空中交通管制系统建设也进入了快速发展时期，开放低空空域的呼声也越来越高。2003年1月13日，国务院、中央军委颁布了《通用航空飞行管制条例》，在通用航空飞行的管理、服务保障等方面作了明确的规定改进。这一条例的颁布，对通用航空的发展具有十分重要的意义。2010年10月14日，国务院、中央军委批准了《低空空域管理改革指导意见》，这意味着长久以来受空管体制束缚的低空空域终于逐步开放，60年没变的空域划分和低空空域管制有望正式破冰。但是，我国目前还没有为低空空域提供管理和服务的比较完善的系统。因此，研究符合我国国情的低空空域服务系统，提高我国低空空域管理水平刻不容缓。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种低空航空服务站。

本发明提出的一种低空航空服务站包括：气象服务系统、情报服务系统、飞行计划服务系统和监视服务系统，其中：

所述气象服务系统用于提供气象服务，确保航空器的运行环境符合气象条件；

所述情报服务系统用于搜集、整理、设计制作、发布情报资料，以提供给飞行机组和技术保障单位在组织与实施飞行过程中使用；

所述飞行计划服务系统用于提供飞行计划，保证能够根据批准的飞行计划对航空器提供管制、情报服务；

所述监视服务系统用于动态显示航空器的飞行态势信息，并将所辖区域内的空域状态汇报给管制中心。

本发明提供的低空航空服务站充分利用了计算机、雷达、卫星定位及通信等各种高新技术，能够对在低空空域中执行飞行任务的各类通用航空器进行监视并为其提供必要的飞行计划服务、航空气象服务、航行情报服务等服务。

附图说明

图1是本发明低空航空服务站的结构示意图；

图2是本发明低空航空服务站气象服务系统的结构示意图；

图3是本发明低空航空服务站情报服务系统的结构示意图；

图4是本发明低空航空服务站飞行计划服务系统的结构示意图；

图5是本发明低空航空服务站监视服务系统的结构示意图。

具体实施方式

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，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明低空航空服务站的结构示意图，如图1所示，本发明提供的低空航空服务站包括气象服务系统、情报服务系统、飞行计划服务系统和监视服务系统，其中：

所述气象服务系统用于提供气象服务，确保航空器的运行环境符合气象条件，以保证航空安全；

所述气象服务系统的服务对象主要包括飞行员、航空器运营部门、空中交通管理部门、机场及其他与航空有关的部门，具体来说：

飞行员在执行飞行任务的过程中应能实时获得周围环境的气象信息，以保证做出正确的决策，确保飞行安全，提高飞行效率。

航空器运营部门可以根据起飞、降落机场及航线上的天气情况制定飞行计划；同时在飞机起飞前，机组人员必须了解起飞机场、降落机场及备降机场的气象情况以及航线上的重要天气情况。

机场的大量场外设施和停场飞机会受到大风、冰雹、雷暴等恶劣天气的侵袭，因此，气象服务系统应能提供恶劣天气警报（如台风、冰雹、暴雪等），以便机场采取措施，减少恶劣天气造成的危害。

空中交通管理部门在实施空中交通管理服务时，必须对当前的天气状况有充分的了解。

因此，所述气象服务系统应能够提供：机场天气实况、机场天气预报、各种图形图像（例如卫星云图等）以及重要天气情报和警报服务。

图2是本发明低空航空服务站气象服务系统的结构示意图，如图2所示，进一步地，所述气象服务系统包括气象资料收集模块、气象资料数据库模块、气象信息发布模块、气象服务网络和气象服务终端，其中：：

所述气象资料收集模块与所述气象资料数据库模块连接，用于收集各种气象资料，并对收集到的气象资料进行处理，形成标准格式后存入所述气象资料数据库模块中的气象资料数据库；

所述气象资料收集模块收集的气象资料包括：

气象报文：包括日常航空天气报告（METAR）、特选天气报(SPECI)航站天气预报（TAF）、重要天气情报（SIGMET）即机场危险天气警告（ADWARNING）等，这类气象资料的收集具有较高的实时性要求；

天气预报图：特定区域内重要天气预告图；

卫星云图：包括可见光云图、红外云图、水汽图等。

同时，气象资料收集模块从分布各地的自动气象站获取实时气象信息，存入数据库供查阅的同时为其他模块提供实时气象信息接口。

所述气象资料数据库模块与所述气象信息发布模块连接，用于存储所述气象资料收集模块收集到的气象资料，并将相关气象资料发送给所述气象信息发布模块；

所述气象资料数据库模块进一步包括多个气象资料数据库和气象资料数据库管理系统，其中，所述气象资料数据库用于存储气象资料，所述气象资料数据库管理系统用于对于所述气象资料数据库进行配置与维护；

所述气象资料数据库采用分布式数据库系统的方式进行存储，分布式数据库系统由若干个节点集合而成，每个节点是一个独立的数据库系统，拥有自己的数据库和数据库管理系统。分布的实现由分布式数据库管理系统完成，本地用户通过本地数据库服务器可对远程数据库进行访问。

所述气象信息发布模块与所述气象资料数据库模块连接，用于基于所述气象资料数据库模块中存储的气象资料发布气象信息，并提供对于气象资料的检索；

所述对于气象资料的检索包括：可以按照气象资料的日期、报类、有效时间等检索条件进行气象资料的检索，并打印检索结果；可以按照有效时间、指定区域、层次等检索条件进行航空预报图的检索，并打印重要天气预报图。

所述发布气象信息包括：按照不同的投影方式显示可见光云图、红外云图及水汽图等，并支持卫星云图的动画显示；进行重要天气告警：一方面要在管制席位上以特殊的颜色和标识显示告警信息，另一方面要向受影响的机场等用户提供告警；最重要的是要通过服务站的通信功能向正在执行飞行任务的航空器提供及时的告警，以保证其飞行安全。

所述气象服务网络与所述气象资料收集模块、气象资料数据库模块和气象资料数据库模块链接，用于为所述气象资料收集模块、气象资料数据库模块和气象资料数据库模块之间的信息传递提供通道；

在本发明一实施例中，所述气象服务网络采用广域网。

所述气象服务终端与所述气象信息发布模块连接，用于获取所述气象信息发布模块所发布的气象信息。

所述气象服务终端包括服务网站、移动终端、自动气象站等，其中：所述服务网站及移动终端从所述气象信息发布模块获取最新的气象信息；自动气象站包括甚高频模块及卫星通信模块，其可与飞行员通过VHF电台通信，自动播报当前气象信息。移动终端可通过安装移动应用的方式获取相应的服务。

所述情报服务系统用于搜集、整理、设计制作、发布情报资料，以提供给飞行机组以及其他技术保障单位在组织与实施飞行过程中使用，保证航空公司的飞行安全和经济效益。

所述情报资料包括：航行、通信、导航、空中交通管制等方面的情报资料和规定，具体包括：

(1)机场信息：包括通用航空机场的跑道信息、通信导航设备、地形特征和障碍物、本地气象特征和运行最低标准、空域限制、进离场和飞越规定、航行管制规定等信息，此类信息以低空航图的形式发布；

(2)航空器性能数据：包括各类通用航空器的性能参数；

(3)管制区信息：包括各管制区的边界信息以及各管制区内地形或建筑等障碍物信息，此类信息以低空航图的形式发布；

(4)航行通告数据：由航行情报中心以网络互连的方式实时提供，包括NOTAM（一级航行通告）和SNOWTAM（雪情通告）。

图3是本发明低空航空服务站情报服务系统的结构示意图，如图3所示，进一步的，所述情报服务系统包括航行通告接口、数据库模块、数据库备份模块、航图文件模块、系统管理模块，其中：

所述航行通告接口用于接入所需要的情报区的航行通告信息，主要包括情报接入设备、情报转发设备等，其通过以太网接入所述情报服务系统；

所述数据库模块主要用于存储原始及处理后的情报数据，并对所述情报数据进行分类，其中，分类规则包括空域、飞行器、航线等分类依据，所述情报数据主要用于存档及回溯；

所述数据库备份模块用于为所述数据库模块提供数据备份，该模块中的数据与所述数据库模块中的数据实现实时同步；所述航图文件模块用于提供各类低空目视航图的存储、查阅、下载等服务，并根据需要提供高空航路图服务；

所述系统管理模块用于为数据管理员提供工作平台，以对数据进行维护、分类等操作。

所述飞行计划服务系统在空中交通服务中处于重要地位，飞行计划是由航空器使用部门在飞行前，提交给空中交通服务提供者的关于本次飞行的详细说明。所述飞行计划服务系统用于提供飞行计划，保证空中交通服务单位能够根据批准的飞行计划对航空器提供管制、情报等服务，从而避免操作的盲目性，确保飞机安全飞行。

低空空域的飞行有其自身的特点，因此低空空域的飞行计划也有如下的自身特点：

（1）低空飞行多为短距离飞行，而且制定低空飞行计划的主要目的在于明确飞行路线，保证飞行安全；

（2）低空空域中没有类似中高空的飞行航线和航路的划分，而且低空飞行往往没有固定的航线，所以在低空飞行计划中不能使用航路或航线来表明飞行路线。本发明的飞行计划服务系统采用关键航迹点的方法来解决这个问题，即用飞行中必经的若干航迹点来标识此次飞行。

所述飞行计划服务包括如下内容：

（1）飞行计划的制定、提交和/或审批；

飞行计划的基本内容包括飞行编号、航空器编号、航空器类型、起飞机场、降落机场、备降机场、起飞时间、降落时间、飞行单位等，所述飞行计划服务系统具备向用户提供新建计划、修改计划、提交计划的功能。

飞行器运营部门通过服务站飞行计划服务系统提前申请飞行计划，管制部门对此飞行计划进行批复，若飞行计划可行，则将其置为存在状态，等待实施。

由于低空空域飞行具有很强的随机性，所述飞行计划服务系统还提供完善的飞行计划查询、修改功能。

（2）飞行计划状态跟踪；

飞行计划通常具有以下状态：存在状态（计划已收到，存在计算机内，但还没有被预实施），有效状态（包括预实施状态、实施状态）和无效状态（飞行计划已被使用过，与本次飞行计划有关的事件已结束或计划被取消）。所述飞行计划服务系统能够提供飞行计划实施状态的实时更新，用户可通过客户端登陆或拨打语音服务台获取最新的飞行计划状态。

图4是本发明低空航空服务站飞行计划服务系统的结构示意图，如图4所示，进一步的，所述飞行计划服务系统包括情报数据接口、气象数据接口、计划编辑模块，计划审批模块，用户终端，其中：

所述情报数据接口、气象数据接口从所述情报服务系统和气象服务系统中获取所需要的航空情报及气象信息，为制定飞行计划提供参考依据；

所述计划编辑模块用于为飞行计划提供新建、修改、查阅历史计划等操作；

所述计划审批模块用于为用户提供飞行计划的评估、审定、上报及下发等功能；

所述用户终端用于为用户提供制定、提交飞行计划的应用程序，使用户可以随时掌握飞行计划的审批状态及执行状态。

所述监视服务系统用于动态显示航空器的飞行态势信息，并将所辖区域内的空域状态汇报给管制中心。

具体来说，所述监视服务系统主要用于：

（1）在监视席位的飞行态势显示器上实时显示航空器定位信息；

（2）将空域使用情况上报至军航管制部门；

（3）向辖区内航空器提供飞行冲突探测和告警服务；

（4）实现飞行计划与航空器定位信息的自动相关，即根据航空器返回的飞行编号自动查询飞行计划数据库中对应的飞行计划，并显示在监视终端，同时根据返回的航空器定位信息，自动修改飞行计划中保存的所飞越关键航迹点的信息（经、纬度及时间等）。

图5是本发明低空航空服务站监视服务系统的结构示意图，如图5所示，所述监视服务系统包括监视数据处理模块、飞行计划关联模块和告警计算及显示模块，其中：

所述监视数据处理模块首先提供数据采集及接入功能，该功能把机载设备通过数据链发送的定位信息接收到以太网，并且经由以太网接入到监视服务系统中，采集到的数据经校验处理后，显示到用户终端上，所述用户终端可分图层显示不同类型的地图信息，这些图层包括：经纬度、城市、地貌、管制区边界、机场、航空器标识、航空器轨迹；不同类型的地图信息用不同的符号、不同的颜色、不同的线型以及不同的颜色填充方式区别显示，并且可以控制它们的显示和清除。

所述飞行计划关联模块用于将管制区内相关的飞行计划显示在飞行列表区，并与所述飞行计划服务系统实现自动相关和去相关。

所述告警计算及显示模块根据航空器态势信息和/或管制区域地表参数计算告警信息，比如冲突告警和入侵告警信息，并根据检测到的告警类型在显示界面航空器的航迹上以不同的颜色标识。所述告警信息包括两种情况：

（1）最低安全高度告警信息

最低安全高度告警信息是对具有有效高度的航迹进行最低安全高度的监视，若航空器航迹的有效高度低于系统规定的安全高度，则进行告警处理。所述告警计算及显示模块根据系统的综合航迹信息以及用户给出的管制区域地表参数，实时自动计算本批航迹在未来的一定时间ΔT内，是否与某个地面障碍物在高度上有危险接近（高度差小于一个给定的ΔH）的可能，如果有可能接近，则在相应的系统航迹中置为特殊标识，在管制席上进行告警显示。所述最低安全高度告警分为预警和告警两种情况：航空器高度低于地面障碍物的高度时为告警；航空器高度在地面障碍物的高度以上一定范围时为预警。

（2）航空器间的短期冲突告警信息

航空器间的短期冲突告警信息分为危险冲突告警信息和潜在冲突预警信息两种情况，当任何两架航空器实际位置进入安全飞行的最小水平间隔和垂直间隔时，认为它们发生危险冲突，从而发出危险冲突告警信息；若任何两架航空器在预警时间段内具有潜在冲突，则发出潜在冲突预警信息。

当既存在潜在冲突又存在危险冲突时，对预警信息和告警信息区分优先级，仅发送单一信息。按照规定，危险冲突优先于潜在冲突，因此在既有预警信息，又有告警信息的情况下，只发送告警信息。

本发明提供的低空航空服务站，在气象服务方面，可接入>100个机场的气象站实时气象信息；在监视服务方面，单服务站最大可支持200平方公里，支持ADS-B及二次雷达数据；在计划服务方面，可支持最大1000批飞行计划状态实时跟踪；在VHF语音服务方面，可实现飞行员双向语音通信；可实现快速部署，尤其是一体化移动平台的快速部署，同时，还可保存一年以上的历史数据。

以上所述的具体实施例，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，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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 (9)

1.一种低空航空服务站，其特征在于，该服务站包括：气象服务系统、情报服务系统、飞行计划服务系统和监视服务系统，其中：

所述气象服务系统用于提供气象服务，确保航空器的运行环境符合气象条件；

所述情报服务系统用于搜集、整理、设计制作、发布情报资料，以提供给飞行机组和技术保障单位在组织与实施飞行过程中使用；

所述飞行计划服务系统用于提供飞行计划，保证能够根据批准的飞行计划对航空器提供管制、情报服务；

所述监视服务系统用于动态显示航空器的飞行态势信息，并将所辖区域内的空域状态汇报给管制中心；

其中，所述情报服务系统包括航行通告接口、数据库模块、数据库备份模块、航图文件模块、系统管理模块，其中：

所述航行通告接口用于接入所需要的情报区的航行通告信息，包括情报接入设备、情报转发设备；

所述数据库模块用于存储原始及处理后的情报数据，并对所述情报数据进行分类，其中，分类规则包括空域、飞行器、航线分类依据；

所述数据库备份模块用于为所述数据库模块提供数据备份，该模块中的数据与所述数据库模块中的数据实时同步；

所述航图文件模块用于提供各类低空目视航图的存储、查阅、下载，并根据需要提供高空航路图服务；

所述系统管理模块用于为数据管理员提供工作平台，以对数据进行维护、分类；

其中，所述气象服务系统包括气象资料收集模块、气象资料数据库模块、气象信息发布模块、气象服务网络和气象服务终端，其中：

所述气象资料收集模块与所述气象资料数据库模块连接，用于收集各种气象资料，并对收集到的气象资料进行处理，形成标准格式后存入所述气象资料数据库模块中的气象资料数据库；

所述气象资料数据库模块与所述气象信息发布模块连接，用于存储所述气象资料收集模块收集到的气象资料，并将相关气象资料发送给所述气象信息发布模块；

所述气象信息发布模块与所述气象资料数据库模块连接，用于基于所述气象资料数据库模块中存储的气象资料发布气象信息，并提供对于气象资料的检索；

所述气象服务网络与所述气象资料收集模块、气象资料数据库模块和气象资料数据库模块链接，用于为所述气象资料收集模块、气象资料数据库模块和气象资料数据库模块之间的信息传递提供通道；

所述气象服务终端与所述气象信息发布模块连接，用于获取所述气象信息发布模块所发布的气象信息；

所述飞行计划服务系统包括情报数据接口、气象数据接口、计划编辑模块，计划审批模块，用户终端，其中：

所述情报数据接口、气象数据接口从所述情报服务系统和气象服务系统中获取所需要的航空情报及气象信息，为制定飞行计划提供参考依据；

所述计划编辑模块用于为飞行计划提供新建、修改、查阅历史计划操作；

所述计划审批模块用于为用户提供飞行计划的评估、审定、上报及下发功能；

所述用户终端用于为用户提供制定、提交飞行计划的应用程序，使用户可以随时掌握飞行计划的审批状态及执行状态。

2.根据权利要求1所述的服务站，其特征在于，所述气象条件包括：飞行时周围环境的气象信息、起飞/降落机场及航线上的天气情况和/或机场恶劣天气警报。

3.根据权利要求1所述的服务站，其特征在于，所述气象资料收集模块收集的气象资料包括：气象报文、天气预报图和/或卫星云图。

4.根据权利要求1所述的服务站，其特征在于，所述气象资料数据库模块进一步包括多个气象资料数据库和气象资料数据库管理系统，其中，所述气象资料数据库用于存储气象资料，所述气象资料数据库管理系统用于对于所述气象资料数据库进行配置与维护。

5.根据权利要求1所述的服务站，其特征在于，所述气象服务终端包括服务网站、移动终端和/或自动气象站。

6.根据权利要求1所述的服务站，其特征在于，所述情报资料包括：机场信息、航空器性能数据、管制区信息和/或航行通告数据。

7.根据权利要求1所述的服务站，其特征在于，所述飞行计划服务包括：飞行计划的制定、提交、审批和/或状态跟踪。

8.根据权利要求1所述的服务站，其特征在于，所述监视服务系统包括监视数据处理模块、飞行计划关联模块和告警计算及显示模块，其中：

所述监视数据处理模块用于传递机载设备提供的定位信息，对于所述定位信息进行校验处理，并将处理后的定位信息发送给用户终端，以使其分图层显示不同类型的地图信息；

所述飞行计划关联模块用于将管制区内相关的飞行计划显示在飞行列表区，并与所述飞行计划服务系统实现自动相关和去相关；

所述告警计算及显示模块根据航空器态势信息和/或管制区域地表参数计算告警信息，并根据检测到的告警类型在航空器的航迹上标识出来。

9.根据权利要求8所述的服务站，其特征在于，所述告警信息包括最低安全高度告警信息和航空器间的短期冲突告警信息，其中：

最低安全高度告警信息是对具有有效高度的航迹进行最低安全高度的监视，所述最低安全高度告警信息分为预警和告警，航空器高度低于地面障碍物的高度时为告警；航空器高度在地面障碍物的高度以上一定范围时为预警；

航空器间的短期冲突告警信息分为危险冲突告警信息和潜在冲突预警信息，任何两架航空器实际位置进入安全飞行的最小水平间隔和垂直间隔时，发出危险冲突告警信息；若任何两架航空器在预警时间段内具有潜在冲突，则发出潜在冲突预警信息。