CN107942743B - 一种基于铁塔基站的飞行器测控系统和方法 - Google Patents

一种基于铁塔基站的飞行器测控系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于铁塔基站的飞行器测控系统和方法，其中，所述系统包括：中央数据模块和多个区域控制模块；各区域控制模块，包括：多个测控节点；区域控制模块，用于通过测控节点，获取覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据，将控制数据发送至测控节点；中央数据模块，用于获取各区域控制控制模块发送的测控数据和定位数据，对各区域控制控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据；以及，向各区域控制模块分发控制数据。本发明避免了军用、民用航天任务冲突，有效缓解民用航天快速发展带来测控资源紧缺的问题。

Description

一种基于铁塔基站的飞行器测控系统和方法
技术领域
本发明属于测控通信技术领域，尤其涉及一种基于铁塔基站的飞行器测控系统和方法。
背景技术
截止2016年中旬，为保证百余颗在轨卫星的有效测控，美军建立了多种地面测控网以及跟踪与数据中继卫星。地面测控网可分为两类：共享测控网和专用测控网，共享测控网支持多种卫星系统，共享其天线和软件。此种网络适用于多种卫星平台的控制，卫星使用低数据率与地面站断续连接，如国防卫星通信系统(Defense satellite communicationsystem，DSCS)和特高频后继星(UHF follow-on，UFO)；专用测控网测控单一卫星系统，不与其他网络共享资源，这种网络多为定制系统，使用同一天线对载荷和平台进行控制，如天基红外系统和全球定位系统。但针对低轨民用目标服务的测控网络尚未开展规划、建设工作。
我国已经建成以天链一号中继卫星、地面测控站以及远望号测量船的测控系统，成功完成了载人航天、探月工程以及北斗导航卫星建设等一系列重点工作的测控、跟踪、数传任务，同时为上百颗在轨运行的高中低轨卫星提供的高效、关键点测控、数传服务。但伴随着我国低成本火箭发射、低轨卫星和航空器数量的快速增加，现有的中继卫星、地面测控站、测量船远远不能满足上述飞行器的多目标、长测控时间、自主测控等需求。此外，因安全、保密等问题，现有测控网络无法与用户数据有效互联，天地互联互操作能力受限。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于铁塔基站的飞行器测控系统和方法，避免军用、民用航天任务冲突，有效缓解民用航天快速发展带来测控资源紧缺的问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于铁塔基站的飞行器测控系统，包括：中央数据模块和多个区域控制模块；其中，各区域控制模块，包括：基于铁塔基站设置的多个测控节点；
区域控制模块，用于通过区域控制模块下的多个测控节点，获取所述区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；将测控数据和定位数据发送至中央数据模块；以及，获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据，将控制数据发送至测控节点；
中央数据模块，用于获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据，对各区域控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据；以及，向各区域控制模块分发控制数据。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，测控节点，包括：铁塔基站、布置于铁塔基站内的测控设备，以及设置在铁塔基站上的测控天线。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，其特征在于，中央数据模块，还用于：
接收区域控制模块上送的注册请求，对所述注册请求进行解析，得到解析结果；
根据解析结果，确定用户运行全程经过的区域上空以及用户所使用的信令信道参数和数据信道参数；将确定的区域上空以及用户所使用的信令信道参数和数据信道参数通过区域控制模块、测控节点逐级下发，以建立信令传输链路和数据传输链路。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，中央数据模块在获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据，对各区域控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据时，包括：
获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据；
依据传输协议和预设数据解析方案，对所述测控数据和定位数据进行汇总解析，形成用户工作状态数据；
对所述用户工作状态数据进行记录和存储，以及，根据用户请求进行显示。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，中央数据模块，还用于：
建立用户工作状态数据传输链路，将所述用户工作状态数据通过所述用户工作状态数据传输链路进行传输，以实现对用户的远程监控。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，中央数据模块在向各区域控制模块分发控制数据时，包括：
接收用户输入的控制指令；
根据所述控制指令生成相应的控制数据；
依据用户运行状态及注册信息，将控制数据分发至相匹配的区域控制模块，以实现对用户的远程控制。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，区域控制模块，还用于：
接收用户的注册请求，并向中央数据模块转发注册请求；以及，接收中央数据模块返回的注册结果，并向用户转发注册结果，同时，记录注册结果，以实现对用户的注册。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，区域控制模块在通过区域控制模块下的多个测控节点，获取所述区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；将测控数据和定位数据发送至中央数据模块时，包括：
接收区域控制模块覆盖区域内的测控节点上送的多个用户的测控数据，通过不同测控节点获取的同一用户、同一时刻的测控数据，结合测控节点接收解调状态，依据多数一致为准的原则，判断得到完整、且唯一的测控数据，以实现对用户的测控数据的差错；
接收区域控制模块覆盖区域内的多个测控节点针对同一用户同一帧的接收时间信息，通过不少于四个时间信息的差距计算得到用户位置，以实现对用户的定位，得到定位数据；
将测控数据和定位数据发送至中央数据模块。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，区域控制模块在获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据，将控制数据发送至测控节点时，包括：
获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据；
依据用户运行状态及注册信息，将控制数据发至相匹配的测控节点，以实现对用户的远程控制。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，测控节点，用于：
接收用户的注册请求并向区域控制模块转发注册请求，接收区域控制模块发送注册结果并向用户转发注册结果，实现用户注册功能；
接收测控节点覆盖内各用户发送的测控信号；
对所述测控信号进行解调和译码处理，得到用户测控信息，并记录每帧用户测控信息的接收时间；
将户测控信息及每帧用户测控信息的接收时间发送至区域控制模块。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，还包括：用于实现中央数据模、区域控制模块、测控节点和用户之间通信和数据传输的多个信道；其中，所述多个信道，包括：广播信令信道、传输控制信道和数据信道。
在上述基于铁塔基站的飞行器测控系统中，广播信令信道，为单向无线传输链路；传输控制信道，为双向无线传输链路；数据信道，为双向无线传输链路。
相应的，本发明还公开了一种基于铁塔基站的飞行器测控方法，包括：
通过区域控制模块下的多个测控节点，获取各区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；将各区域控制模块覆盖区域内的测控数据和定位数据发送至中央数据模块；通过中央数据模块对各区域控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据；
通过中央数据模块向各区域控制模块分发控制数据；各区域控制模块在接收到控制数据时，将控制数据分发至各测控节点。
本发明具有以下优点：
(1)本发明公开了一种基于铁塔基站的飞行器测控系统和方法，采用分布式的设计思路将系统划分为三级网络：中央数据模块、各地区域控制模块以及布置于各铁塔上的测控节点，通过航区内多个测控节点备保、组合实现卫星、航天器等连续、可靠、自动调整的测控能力；飞行器经过测控区域时，自主实现飞行器身份识别、入网、测控、退网等各项工作，形成无人值守、无人操作的自动化测控能力；避免军用、民用航天任务冲突，有效缓解民用航天快速发展带来测控资源紧缺的问题。
(2)本发明以广域多点的测控模式代替传统多站组合测控方案，实现国境上空连续测控能力；以信令、数据信道独立的技术方案实现测控功能的自动建链、自主切换的自动化运营功能；以动态调整的数据传输方案实现测控信道的高效、多目标利用。
(3)在有效解决中低轨道民用航天测控问题的同时，对移动通信系统的基础设施、空间资源等进行综合利用。
附图说明
图1是本发明实施例中一种基于铁塔基站的飞行器测控系统的架构图；
图2是本发明实施例中一种用户位置解算示意图。
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，下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。
参照图1，示出了本发明实施例中一种基于铁塔基站的飞行器测控系统的架构图。在本实施例中，所述基于铁塔基站的飞行器测控系统，包括：中央数据模块和多个区域控制模块。各区域控制模块，包括：基于铁塔基站设置的多个测控节点。
区域控制模块，用于通过区域控制模块下的多个测控节点，获取所述区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；将测控数据和定位数据发送至中央数据模块；以及，获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据，将控制数据发送至测控节点。测控节点，包括：铁塔基站、布置于铁塔基站内的测控设备，以及设置在铁塔基站上的测控天线。
在本实施例中，依据地区分步以及中低轨空间飞行器的运行轨道特点，将我国分为若干的区域，各区域设置区域控制模块，区域控制模块对各覆盖区域内的测控节点进行集中控制：配置测控节点参数，分配测控节点向飞行器发送遥控指令，汇总、拼接、恢复经过该区域的飞行器测控数据和定位数据。
中央数据模块，用于获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据，对各区域控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据；以及，向各区域控制模块分发控制数据。
在本实施例中，中央数据模块对各区域控制模块进行控制，实现控制数据发送、状态监控等功能，同时显示、存储汇总解析得到的综合状态数据，为用户提供测控数据接口，并对飞过各区域间的目标进行补充数据融合，确保数据的正确性与完整性。
一优选的，中央数据模块，还用于：接收区域控制模块上送的注册请求，对所述注册请求进行解析，得到解析结果；根据解析结果，确定用户运行全程经过的区域上空以及用户所使用的信令信道参数和数据信道参数；将确定的区域上空以及用户所使用的信令信道参数和数据信道参数通过区域控制模块、测控节点逐级下发，以建立信令传输链路和数据传输链路。
一优选的，中央数据模块在获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据，对各区域控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据时，包括：获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据；依据传输协议和预设数据解析方案，对所述测控数据和定位数据进行汇总解析，形成用户工作状态数据；对所述用户工作状态数据进行记录和存储，以及，根据用户请求进行显示。进一步的，中央数据模块，还可以用于：建立用户工作状态数据传输链路，将所述用户工作状态数据通过所述用户工作状态数据传输链路进行传输，以实现对用户的远程监控。
一优选的，中央数据模块在向各区域控制模块分发控制数据时，包括：接收用户输入的控制指令；根据所述控制指令生成相应的控制数据；依据用户运行状态及注册信息，将控制数据分发至相匹配的区域控制模块，以实现对用户的远程控制。
基于上述内容可知，在本实施例中，中央数据模块的主要功能可以如下：(1)接收用户的注册请求，对用户的注册请求进行解析，依据先验的用户运行计划、身份识别信息，确定用户运行全程经过的区域上空以及用户所使用的信令信道、数据信道参数，通过中央数据模块、区域控制模块、测控节点逐级下发，最终发送至用户用于建立信令传输链路、数据传输链路。(2)接收用户的测控数据、定位数据，依据传输协议、数据解析方案进行解析，形成用户工作状态数据，记录、存储用户状态数据，依据需求在中央数据模块进行显示，并依据用户归属部门需求通过与国际互联网建立用户工作状态数据传输链路，实现用户归属部门针对用户的远程监视功能。(3)通过界面输入或国际互联网转发方式接收用户控制指令或操作数据，依据用户运行状态及注册信息，向特定的区域控制模块发送用户控控制指令或操作数据，实现用户远程控制功能。(4)记录中央数据模块、区域控制模块、测控节点工作状态、操作动作以及用户工作状态数据、实现系统状态监控、回溯功能。
一优选的，区域控制模块，还用于：接收用户的注册请求，并向中央数据模块转发注册请求；以及，接收中央数据模块返回的注册结果，并向用户转发注册结果，同时，记录注册结果，以实现对用户的注册。
优选的，区域控制模块在通过区域控制模块下的多个测控节点，获取所述区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；将测控数据和定位数据发送至中央数据模块时，包括：接收区域控制模块覆盖区域内的测控节点上送的多个用户的测控数据，通过不同测控节点获取的同一用户、同一时刻的测控数据，结合测控节点接收解调状态，依据多数一致为准的原则，判断得到完整、且唯一的测控数据，以实现对用户的测控数据的差错；接收区域控制模块覆盖区域内的多个测控节点针对同一用户同一帧的接收时间信息，通过不少于四个时间信息的差距计算得到用户位置，以实现对用户的定位，得到定位数据；将测控数据和定位数据发送至中央数据模块。
在本实施例中，所述通过不少于四个时间信息的差距计算得到用户位置，具体实现方式可以如下：
如图2，示出了本发明实施例中一种用户位置解算示意图。对于一个用户p(x,y,z)，某一确定时刻时其可见的测控节点包括：s0(x0,y0,z0)、s1(x1,y1,z1)、s2(x2,y2,z2)、……sn(xn,yn,zn)；其中，n≥4。
用户与特定测控节点间si距离可表示如下：
整理得到：
其中：
用户p(x,y,z)的位的置X＝(x,y,z)T，为非线性方程组A·X＝F的解，其中：
则：用户d位置坐标为X＝(AT·A)-1·AT·F。
一优选的，区域控制模块在获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据，将控制数据发送至测控节点时，包括：获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据；依据用户运行状态及注册信息，将控制数据发至相匹配的测控节点，以实现对用户的远程控制。
基于上述内容可知，在本实施例中，区域控制模块的主要功能可以如下：(1)接收用户的注册请求并向中央数据模块转发注册请求，接收中央数据模块发送注册结果并向用户转发注册结果，同时记录注册结果，实现用户注册功能。(2)接收该区域中测控节点获得的多个用户测控数据，通过不同测控节点获取的同一用户、同一时刻的测控数据，结合测控节点接收解调状态，依据多数一致为准的原则，判断出完整、唯一的用户数据，发送至中央数据模块，实现用户测控数据的差错控制。(3)接收其覆盖区域内多个测控节点针对同一用户同一帧的接收时间信息，通过不少于四个时间信息的差距计算用户位置，计算公式如后所示，实现用户定位功能。(4)接收中央数据模块发送的用户控制指令或操作数据，依据用户运行状态及注册信息，向特定的测控节点发送用户控制指令或操作数据，实现用户远程控制功能。(5)收集区域内测控节点工作状态以及采集自身工作状态形成该区域系统工作状态，并将该区域系统工作状态发送至中央数据模块实现系统状态监控、回溯功能。
一优选的，测控节点，用于：接收用户的注册请求并向区域控制模块转发注册请求，接收区域控制模块发送注册结果并向用户转发注册结果，实现用户注册功能；接收测控节点覆盖内各用户发送的测控信号；对所述测控信号进行解调和译码处理，得到用户测控信息，并记录每帧用户测控信息的接收时间；将户测控信息及每帧用户测控信息的接收时间发送至区域控制模块。
在本实施例中，测控节点的主要功能可以如下：(1)接收用户的注册请求并向区域控制模块转发注册请求，接收区域控制模块发送注册结果并向用户转发注册结果，实现用户注册功能。(2)接收其覆盖内各用户发送的测控信号，通过解调和译码等处理后，形成用户测控信息并记录每帧信息接收时间，并将测控信息及其接收时间发送至区域控制模块。(3)接收区域控制模块发送的用户控制指令或操作数据，依据注册信息，经过编码、调制、发射等处理向特定的测控节点发送控制信号，实现用户远程控制功能。(4)采集与各用户建立的信息传输链路状态与自身工作状态形成该测控节点工作状态，并将该测控节点工作状态发送至区域控制模块实现系统状态监控、回溯功能。
一优选的，基于铁塔基站的飞行器测控系统，还可以包括：用于实现中央数据模、区域控制模块、测控节点和用户之间通信和数据传输的多个信道。其中，所述多个信道，包括：广播信令信道、传输控制信道和数据信道。
优选的，广播信令信道可以为单向无线传输链路；传输控制信道可以为双向无线传输链路；数据信道可以为双向无线传输链路。其中，各信道的具体功能可以如下：
广播信令信道的具体功能可以如下：由测控节点发送至用户，由测控节点发送、用户接收，用于测控节点向用户声明其工作状态，工作状态包括测控节点名称、身份识别信息、空闲的传输控制信道参数。即，广播信令信道可用于用户鉴权、飞行器运行区域确定以及数据链路的建立、控制、释放等功能。上行链路(测控节点至飞行器)固定划分为七个时隙方案，相邻测控节点通过选取不同时隙方案进行区别；下行链路(飞行器至测控节点)视区域飞行器分布情况进行时隙划分，各飞行器依据测控节点控制使用不同时隙进行指令的应答、确定、申请。
传输控制信道的具体功能可以如下：(1)在用户进入时，通过传输控制信道向测控节点发送注册请求，实现用户注册功能。(2)测控节点通过传输控制信道向用户发送用户注册结果，包括但不仅限于：用户使用的传输控制信道参数和数据信道参数，实现用户依据数据信道参数建立传输控制信道和数据信道。(3)基于所述传输控制信道，实现测控节点与用户交互链路检测指令与应答，实现特定用户的传输控制信道和数据信道的状态检测，用于传输控制信道参数和数据信道传输参数确定的功能，同时测控节点记录用户链路检测指令应答的接收时间，用于实现用户定位功能。(4)测控节点与用户交互链路调整指令与应答，实现特定用户的传输控制信道、数据信道状态控制功能。
数据信道的具体功能可以如下：(1)用于测控节点向特定用户发送用户控制指令或操作数据，实现远程控制功能。(2)用户向测控节点发送测控数据，实现工作状态获取功能。即，数据信道用于传输飞行器控制程序及飞行器数据。上行链路(测控节点至飞行器)与下行链路(飞行器至测控节点)按需建立、使用、释放，其传输参数依据信令信道中接收信号质量进行实时调整，实现变速率、自适应的数据传输能力。
基于上述实施例，下面对所述基于铁塔基站的飞行器测控系统的具体工作流程进行简单介绍。
实现特定用户测控、定位功能的流程可以如下：用户进入系统覆盖范围内后，首先完成注册流程，利用注册流程获取的参数建立传输控制信道、数据信道，通过传输控制信道持续检测传输控制信道、数据信道环境，实现全程传输参数的确定与调整，同时基于多个测控节点传输控制信道接收时间，实现用户定位能力；其次利用数据信道参数建立遥测、遥控链路，实现用户的远程控制与状态监控；最后，用户任务结束或飞离有效覆盖区域后，用户退出系统服务。
用户的注册流程可以如下：注册流程由用户判断是否接收到测控节点发送的广播信令(广播信令信道)，收到后依据收到的一个或多个测控节点工作状态确定注册请求发送的时频参数并发送注册请求，测控节点接收该注册请求，并生成用户接入申请发送至区域控制模块，区域控制模块经判断后向中央数据模块发送鉴权申请，中央数据模块鉴权、授权后，区域控制模块依据鉴权反馈生成注册反馈，测控节点依据注册反馈生成接入反馈发送至用户，经用户确认后完成注册流程，测控节点、区域控制模块、中央数据模块更新相关记录，中央数据模块修改用户归属信息及记录操作记录；上述过程中，各项申请均进行超时重传判断。
传输控制、定位流程的流程可以如下：传输控制信道建立流程由测控节点判断用户是否在其覆盖范围内，如果在测控节点覆盖范围内，测控节点向用户发送链路检测指令，如果测控节点长时间接收不到用户反馈的链路检测应答，执行用户退出该测控节点流程，用户接收到链路检测指令后，利用信道估计方法进行信道检测并向测控节点发送包含信道估计结果的链路检测应答，测控节点接收链路检测应答，利用信道估计方法再次进行信道检测并将两次检测结果进行融合，形成数据信道传输参数方案，发生变换时测控节点向用户发送链路调整指令，用户接收执行后向测控节点反馈链路调整应答；测控节点记录用户发送的链路检测应答时间并发送至区域控制模块，区域控制模块进行定位计算后将结果发送至中央数据模块。
远程监视的流程可以如如下：远程监视流程由用户判断是否已经完成注册流程、分配了链路控制链路、明确了数据链路参数，注册成功后依据用户需求、通信协议以及数据处理约定生成用户测控数据，用户向测控节点发送测控数据，多个测控节点接收测控数据后将测控数据发送至区域控制模块，区域控制模块依据多数一致为准的原则进行数据差错控制后与用户定位信息形成用户状态数据，区域控制模块向中央数据模块发送用户状态数据，中央数据模块接收用户状态数据，经存储、解析后依据需求进行显示、发送至互联网网关实现远程监视功能。
远程控制的流程可以如下：远程控制流程由中央数据模块针对已完成注册的用户发起，中央数据模块针对需要控制的用户进行归属查询，获取该用户对应的区域控制模块，中央数据模块将控制指令或操作数据依据查询到的结果发送至区域控制模块，区域控制模块查询该用户对应的测控节点，将控制指令或操作数据发送至该测控节点，测控节点依据其记录的该用户数据信道参数将控制指令或操作数据发送至用户，用户通过远程监视功能回复远程控制功能数据接收情况，如错误、接收异常则重传，重传超时或接收正常后流程结束。
在本发明的一优选实施例中，测控节点可以选用高55m、布置于开阔地带或山区顶部的中国铁塔公司移动通信系统使用的铁塔基站，测控天线安装于铁塔顶部，斜线上45°朝天布置，通过3个或6个天线分别成120°或60°，对铁塔方位角[-180°，180°]、俯仰角[0°，90°]全方位覆盖。测控设备布置于塔下设备站中，通过远程控制的方式实现参数的配置与工作状态的监控。测控节点所使用的铁塔、机房、供电设备、空调、防雷设施、照明、消防、环控等功能与移动通信设备公用。
在本发明的一优选实施例中，拟实现的功能及技术指标可以如下：
(1)实现中低轨道目标的遥测、遥控以及测定轨功能；
(2)分阶段有效覆盖国土范围内/全球2000km以下轨道高度的航天器；
(3)具备向用户提供实时测控数据及应用服务能力；
(4)信令信道容量：上行：2kbps；下行：8kbps；
(5)数据信道容量：上行：128kbps；下行：15Mbps；
(6)误码率：遥测传输速率：优于10-5；遥控传输速率：优于10-6；
(7)有效测控角度：方位角：[-180°，180°]；俯仰角：[0°，90°]；
(8)测定轨精度：位置定位精度：优于100m；速度确定精度：优于1m/s。
在本发明的一优选实施例中，以民用中低轨目标测控网中针对特定目标的测控为例，测控流程如下：
(1)中央数据模块依据目标标称轨迹与历史运行数据确定可有效覆盖其运行弧段的区域控制模块、测控节点以及其工作时段，并分发实现任务的调度。
(2)依据调度情况，各测控节点将测控链路建立指令增加至其周期发送的指令中对空域进行广播，明确飞行器指令时隙等相关信息。
(3)飞行器接收测控节点的指令信息并通过身份识别码判断，明确其工作时隙等参数，通过指令信号质量选取数据信道通信参数，依据要求应答测控链路建立指令，同时提出遥测数据链路建立请求。
(4)遥测数据链路建立请求经确认后，飞行器开展下行数据传输，多测控节点接收、解调后汇总至区域控制模块进行剔除、拼接、组合后发送至中央数据模块，实现应用与显示。
(5)飞行器下行数据传输的同时，广播信令信道中测控节点与飞行器进行周期的状态确认，并依据信令信号质量变换及时调整数据信道传输参数，以确保高效、准确的信息交互。
(6)数据传输完成后，飞行器关闭数据信道发送功能并通过广播信令信道通知测控节点，当飞行器飞离某个测控节点上空即该节点长时间未收到指令信道中确认信息时同样释放该飞行器使用的数据信道。
在本发明的一优选实施例中，以民用中低轨目标测控网中针对特定目标的测控为例，测定轨流程如下：
(1)通过多测控节点对飞行器传输的方位角、俯仰角及节点具体位置信息，确定飞行器位置；
(2)测控节点测量飞行器广播信令信道下行数据到达节点时间与分配给其的时隙沿间时长，通过时长确定传输距离，通过多个测控节点确定的传输距离实现飞行器位置的确定。
(3)飞行器测定轨功能通过(1)和(2)两种方法确定，两个结果相互修正。
综上所述，本发明公开了一种基于铁塔基站的飞行器测控系统，采用分布式的设计思路将系统划分为三级网络：中央数据模块、各地区域控制模块以及布置于各铁塔上的测控节点，通过航区内多个测控节点备保、组合实现卫星、航天器等连续、可靠、自动调整的测控能力；飞行器经过测控区域时，自主实现飞行器身份识别、入网、测控、退网等各项工作，形成无人值守、无人操作的自动化测控能力；避免军用、民用航天任务冲突，有效缓解民用航天快速发展带来测控资源紧缺的问题。
其次，本发明以广域多点的测控模式代替传统多站组合测控方案，实现国境上空连续测控能力；以信令、数据信道独立的技术方案实现测控功能的自动建链、自主切换的自动化运营功能；以动态调整的数据传输方案实现测控信道的高效、多目标利用。
此外，在有效解决中低轨道民用航天测控问题的同时，对移动通信系统的基础设施、空间资源等进行综合利用。
基于所述实施例，本发明还公开了一种基于铁塔基站的飞行器测控方法，包括：通过区域控制模块下的多个测控节点，获取各区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；将各区域控制模块覆盖区域内的测控数据和定位数据发送至中央数据模块；通过中央数据模块对各区域控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据；通过中央数据模块向各区域控制模块分发控制数据；各区域控制模块在接收到控制数据时，将控制数据分发至各测控节点。
对于方法实施例而言，由于其与系统实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例部分的说明即可。
本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (11)

1.一种基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，包括：中央数据模块和多个区域控制模块；其中，各区域控制模块，包括：基于铁塔基站设置的多个测控节点；
区域控制模块，用于通过区域控制模块下的多个测控节点，获取所述区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；将测控数据和定位数据发送至中央数据模块；以及，获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据，将控制数据发送至测控节点；
中央数据模块，用于获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据，对各区域控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据；以及，向各区域控制模块分发控制数据；
其中，区域控制模块在通过区域控制模块下的多个测控节点，获取所述区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的测控数据和定位数据；将测控数据和定位数据发送至中央数据模块时，包括：
接收区域控制模块覆盖区域内的测控节点上送的多个用户的测控数据，通过不同测控节点获取的同一用户、同一时刻的测控数据，结合测控节点接收解调状态，依据多数一致为准的原则，判断得到完整、且唯一的测控数据，以实现对用户的测控数据的差错；
接收区域控制模块覆盖区域内的多个测控节点针对同一用户同一帧的接收时间信息，通过不少于四个时间信息的差距计算得到用户位置，以实现对用户的定位，得到定位数据；
将测控数据和定位数据发送至中央数据模块。
2.根据权利要求1所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，测控节点，包括：铁塔基站、布置于铁塔基站内的测控设备，以及设置在铁塔基站上的测控天线。
3.根据权利要求1所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，中央数据模块，还用于：
接收区域控制模块上送的注册请求，对所述注册请求进行解析，得到解析结果；
根据解析结果，确定用户运行全程经过的区域上空以及用户所使用的信令信道参数和数据信道参数；将确定的区域上空以及用户所使用的信令信道参数和数据信道参数通过区域控制模块、测控节点逐级下发，以建立信令传输链路和数据传输链路。
4.根据权利要求1所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，中央数据模块在获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据，对各区域控制模块发送的测控数据和定位数据进行汇总解析，得到综合状态数据时，包括：
获取各区域控制模块发送的测控数据和定位数据；
依据传输协议和预设数据解析方案，对所述测控数据和定位数据进行汇总解析，形成用户工作状态数据；
对所述用户工作状态数据进行记录和存储，以及，根据用户请求进行显示。
5.根据权利要求4所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，中央数据模块，还用于：
建立用户工作状态数据传输链路，将所述用户工作状态数据通过所述用户工作状态数据传输链路进行传输，以实现对用户的远程监控。
6.根据权利要求1所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，中央数据模块在向各区域控制模块分发控制数据时，包括：
接收用户输入的控制指令；
根据所述控制指令生成相应的控制数据；
依据用户运行状态及注册信息，将控制数据分发至相匹配的区域控制模块，以实现对用户的远程控制。
7.根据权利要求1所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，区域控制模块，还用于：
接收用户的注册请求，并向中央数据模块转发注册请求；以及，接收中央数据模块返回的注册结果，并向用户转发注册结果，同时，记录注册结果，以实现对用户的注册。
8.根据权利要求1所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，区域控制模块在获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据，将控制数据发送至测控节点时，包括：
获取中央数据模块发送的区域控制模块覆盖区域内运行的飞行器的控制数据；
依据用户运行状态及注册信息，将控制数据发至相匹配的测控节点，以实现对用户的远程控制。
9.根据权利要求1所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，测控节点，用于：
接收用户的注册请求并向区域控制模块转发注册请求，接收区域控制模块发送注册结果并向用户转发注册结果，实现用户注册功能；
接收测控节点覆盖内各用户发送的测控信号；
对所述测控信号进行解调和译码处理，得到用户测控信息，并记录每帧用户测控信息的接收时间；
将户测控信息及每帧用户测控信息的接收时间发送至区域控制模块。
10.根据权利要求1所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，还包括：用于实现中央数据模、区域控制模块、测控节点和用户之间通信和数据传输的多个信道；其中，所述多个信道，包括：广播信令信道、传输控制信道和数据信道。
11.根据权利要求10所述的基于铁塔基站的飞行器测控系统，其特征在于，广播信令信道为：单向无线传输链路；传输控制信道为：双向无线传输链路；数据信道为：双向无线传输链路。
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