CN112671496B - 一种空中转发式ads-b报文的时间同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空中转发式ADS‑B报文的时间同步方法，当转发飞行器上ADS‑B的接收机接收到ADS‑B报文后，先对ADS‑B报文进行解码，若ADS‑B报文中没有带时间戳，则该ADS‑B报文为需要转发的遥远飞机的ADS‑B报文，将遥远飞机的ADS‑B报文带上标记接收到遥远飞机的ADS‑B报文的时刻的时间戳存入发射缓存区；转发飞行器本身的实时位置通过独立的ADS‑B报文存入发射缓存区，发射缓冲区中的带时间戳的遥远飞机的ADS‑B报文和本机的ADS‑B报文优先级相同，采用相同的发射通道分时广播；地面站通过转发飞行器的实时位置和转发飞行器收到遥远飞机的ADS‑B报文的时间戳分析出遥远飞机的位置数据。

Description

一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法
技术领域
本发明涉及机场地面站与飞行器之间、飞行器与其他空域飞行器之间的无线电数据通信方面，特别涉及一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法。
背景技术
空中转发ADS-B报文的载体是环绕地面站一定范围内巡航的飞行器。该飞行器具备中继转发接收到的飞机广播ADS-B报文功能，为大范围的空域提供了安全指导，极大的发挥了机场的作用。
在飞行器中继转发报文的环节中，实时性和时间同步方法极为重要，目前时间同步方法主要采用基于以太网协议的时间同步方法，但以太网需要插网线，不适用于飞行器之间的时间同步。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法，不依赖传统以太网的时间同步方法而采用ADS-B设备的L波段无线通信的方式实现，相较于以太网的时间同步方法更为灵活、便捷。
本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法，当转发飞行器上ADS-B的接收机接收到ADS-B报文后，先对ADS-B报文进行解码，若ADS-B报文中没有带时间戳，则该ADS-B报文为需要转发的遥远飞机的ADS-B报文，将遥远飞机的ADS-B报文带上标记接收到遥远飞机的ADS-B报文的时刻的时间戳存入发射缓存区；转发飞行器本身的实时位置通过独立的ADS-B报文存入发射缓存区，发射缓冲区中的带时间戳的遥远飞机的ADS-B报文和本机的ADS-B报文优先级相同，采用相同的发射通道分时广播；
地面站通过转发飞行器的实时位置和转发飞行器收到遥远飞机的ADS-B报文的时间戳分析出遥远飞机的位置数据。
优选地，时间戳的获取方法为：由GPS天线实时接收GPS数据，并从GPS数据中提取UTC时间后进行CPR编码。
优选地，若转发飞行器对ADS-B报文进行解码后发现ADS-B报文中带有时间戳则表明该ADS-B报文为已经转发过的报文，不再处理。
优选地，转发飞行器还根据遥远飞机的ADS-B报文对遥远飞机的位置进行监视。
优选地，地面站接收到转发飞行器转发的带有时间戳的遥远飞机的ADS-B报文后对遥远飞机的原始报文和时间戳分开处理，首先解码时间戳获知遥远飞机的ADS-B报文被转发飞行器接收的准确时间，比较时间戳时刻和地面站当前时刻推算出转发时延，再根据若干个连续的时间戳的间隔推断出遥远飞机与转发飞行器之间的趋势，然后根据接收到的转发飞行器的ADS-B报文中的实时位置，结合推算出的转发时延以及遥远飞机的原始报文计算出遥远飞机的位置。
本发明的有益效果在于：
本发明可以使得机场地面站通过转发飞行器监视到更远的飞机传递的ADS-B数据链信息，获知更远处飞机的经纬度，高度，航姿，甚至是飞机参数发动机状态，滑油温度等细节。
附图说明
图1为一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法的参与者示意图。
图2为转发飞机转发ADS-B报文的流程示意图。
图3为地面站处理数据的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
伴随ADS-B的数据链路通信的普遍推广，越来越多的飞行器具备ADS-B数据链路通信功能，本实施例提供了一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法。
参见图1所示，本实施例所示的一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法的参与者包括：遥远飞机，转发飞行器和机场地面站。其中，转发飞行器负责将遥远飞机的ADS-B报文转发给机场地面站。
为应对遥远位置出现多架飞机情况和附近位置出现多架转发数据飞行器情况，进行时间同步是十分必要的。参见图2所示，在转发飞行器上，采用GPS天线实时接收GPS数据，并从GPS数据中提取UTC时间后进行CPR编码作为时间戳；当ADS-B的接收机接收到ADS-B报文后，先对ADS-B报文进行解码，若发现ADS-B报文中带有时间戳则表明该ADS-B报文为已经转发过的报文不再处理，若ADS-B报文中没有带时间戳，则该ADS-B报文为需要转发的遥远飞机的ADS-B报文，除了按常规对遥远飞机的位置进行监视外，还将遥远飞机的ADS-B报文带上标记接收到遥远飞机的ADS-B报文的时刻的时间戳存入发射缓存区，等待ADS-B的发射机进行发射，这样转发出去的报文不仅仅带有遥远飞机的信息还包括了转发飞行器接收到ADS-B报文的时间。转发飞行器本身的实时位置通过独立的ADS-B报文存入发射缓存区，发射缓冲区中的带时间戳的遥远飞机的ADS-B报文和本机的ADS-B报文优先级相同，采用相同的发射通道分时广播。地面站接收到转发过来的数据通过飞行器的实时位置和收到数据的时间戳就能分析出遥远飞机更准确的位置数据。特别是应对飞机数量多，转发数据发射缓冲区数据量大的时候，如果不带有时间戳就无法准确估计延迟。此外，转发过的报文带有时间戳标记，不会被其他转发飞行器再次转发也避免了数据堆叠。
参见图3所示，地面站接收到转发飞行器转发的带有时间戳的遥远飞机的ADS-B报文后对遥远飞机的原始报文和时间戳分开处理，首先解码时间戳获知遥远飞机的ADS-B报文被转发飞行器接收的准确时间，比较时间戳时刻和地面站当前时刻推算出转发时延，再根据若干个连续的时间戳的间隔推断出遥远飞机与转发飞行器之间的趋势(远离还是靠近)，然后根据接收到的转发飞行器的ADS-B报文中的实时位置，结合推算出的转发时延以及遥远飞机的原始报文估算出遥远飞机的位置(如果遥远飞机发送的原始报文中包含了位置信息则可以在获取飞机状态数据环节得到遥远飞机当时的位置数据，结合时间戳延迟可以更精确判断遥远飞机的位置和趋势)。
在该方案中如果不采用时间同步方法，会导致转发飞机数据实时性降低，在飞机数量很多的情况下甚至会出现转发过的ADS-B报文被其他飞行器再次转发数据链混乱等严重现象。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法，其特征在于：
当转发飞行器上ADS-B的接收机接收到ADS-B报文后，先对ADS-B报文进行解码，若ADS-B报文中没有带时间戳，则该ADS-B报文为需要转发的遥远飞机的ADS-B报文，将遥远飞机的ADS-B报文带上标记接收到遥远飞机的ADS-B报文的时刻的时间戳存入发射缓存区；转发飞行器本身的实时位置通过独立的ADS-B报文存入发射缓存区，发射缓冲区中的带时间戳的遥远飞机的ADS-B报文和本机的ADS-B报文优先级相同，采用相同的发射通道分时广播；
地面站通过转发飞行器的实时位置和转发飞行器收到遥远飞机的ADS-B报文的时间戳分析出遥远飞机的位置数据,具体地，地面站接收到转发飞行器转发的带有时间戳的遥远飞机的ADS-B报文后对遥远飞机的原始报文和时间戳分开处理，首先解码时间戳获知遥远飞机的ADS-B报文被转发飞行器接收的准确时间，比较时间戳时刻和地面站当前时刻推算出转发时延，再根据若干个连续的时间戳的间隔推断出遥远飞机与转发飞行器之间的趋势，然后根据接收到的转发飞行器的ADS-B报文中的实时位置，结合推算出的转发时延以及遥远飞机的原始报文计算出遥远飞机的位置。
2.根据权利要求1所述的一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法，其特征在于时间戳的获取方法为：由GPS天线实时接收GPS数据，并从GPS数据中提取UTC时间后进行CPR编码。
3.根据权利要求1所述的一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法，其特征在于若转发飞行器对ADS-B报文进行解码后发现ADS-B报文中带有时间戳则表明该ADS-B报文为已经转发过的报文，不再处理。
4.根据权利要求1所述的一种空中转发式ADS-B报文的时间同步方法，其特征在于转发飞行器还根据遥远飞机的ADS-B报文对遥远飞机的位置进行监视。
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