CN112671546A

CN112671546A - 一种基于北斗导航的航电接口系统

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Publication number: CN112671546A
Application number: CN202011302641.4A
Authority: CN
Inventors: 常兵; 薛桢一; 曹壁
Original assignee: Jiangsu Ruitian Information Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Ruitian Information Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-19
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明涉及北斗导航技术领域，尤其是一种基于北斗导航的航电接口系统，包括内置BDU软件的北斗收发机、北斗天线、飞机身份信息模块、航电系统和内置地面配置管理软件的维护设备。本发明的一种基于北斗导航的航电接口系统由内置BDU软件的北斗收发机、北斗天线、飞机身份信息模块、航电系统和内置地面配置管理软件的维护设备，其中航电接口模块软件为BDU处理软件的一部分，处理来自航电系统429、离散量数据，处理信息处理模块软件转发的RD消息，并按照APM配置要求生成短消息；在维护模式下，处理UDP网络数据，将飞机注册信息、短报文发送目的地址等APM配置信息存储在飞机特征配置模块，使得航电接口系统功能更加丰富，大大提升其配置管理效率。

Description

一种基于北斗导航的航电接口系统

技术领域

本发明涉及北斗导航技术领域，尤其是一种基于北斗导航的航电接口系统。

背景技术

导航系统通常导航系统是一些基础功能的集合,包括:“定位”、“目的地选择”、“路径计算”和“路径指导”。系统在其较高的性能系列中也提供彩色地图显示。

而中国北斗卫星导航系统(英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

北斗位置追踪设备(以下简称BDPT)是机载通信导航系统的重要组成部分，是一款集定位与信息传输为一体的终端设备。而目前市面上应用于北斗导航的机载航电接口系统大多功能简单，配置管理效率不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中存在的问题，提供一种改进的基于北斗导航的航电接口系统，解决上述背景技术中存在的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于北斗导航的航电接口系统，包括内置BDU软件的北斗收发机、北斗天线、飞机身份信息模块、航电系统和内置地面配置管理软件的维护设备，所述的飞机身份信息模块嵌入方式安装在北斗收发机内，所述的BDU软件包含应用程序层和驱动层，所述的应用程序层包含信息处理模块和航电接口模块，所述的应用程序层用于完成RDSS/RNSS模块数据管理，自检和设备运行日志的记录和查询功能等、机载航电接口数据接收与解析、向APM模块写入参数信息，所述的驱动层用于对硬件层进行配置，为应用层提供服务，比如I/O的输入输出设置，串口配置，时钟设置，各外围硬件的配置。

所述的航电接口模块用于处理来自航电系统429、离散量数据，处理信息处理模块软件转发的RD消息，并按照APM配置要求生成短消息。

A429消息处理

接口软件定义A429字、参数结构，封装A429解码、解码输出、数据奇偶校验、LABEL号反转等函数。

所述的地面配置管理软件用于支持接收和发送配置数据UDP数据包、支持显示读取的AMP的配置信息、提供可以输入配置信息的界面。

所述的地面配置管理软件包括用户界面、网络模块、数据生成、数据解析和日志模块。

本发明的有益效果是：

本发明的一种基于北斗导航的航电接口系统由内置BDU软件的北斗收发机、北斗天线、飞机身份信息模块、航电系统和内置地面配置管理软件的维护设备，其中航电接口模块软件为BDU处理软件的一部分，处理来自航电系统429、离散量数据，处理信息处理模块软件转发的RD消息，并按照APM配置要求生成短消息；在维护模式下，处理UDP网络数据，将飞机注册信息、短报文发送目的地址等APM配置信息存储在飞机特征配置模块，使得航电接口系统功能更加丰富，大大提升其配置管理效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中BDU软件的软件组成框图。

图3是本发明中配置软件数据处理流程图

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

图1、图2和图3所示的一种基于北斗导航的航电接口系统，包括内置BDU软件的北斗收发机(简称BDU)、北斗天线(简称BDA)、飞机身份信息模块(简称APM)、航电系统和内置地面配置管理软件的维护设备，飞机身份信息模块嵌入方式安装在北斗收发机内，所述的BDU软件包含应用程序层和驱动层，应用程序层包含信息处理模块和航电接口模块，应用程序层用于完成RDSS/RNSS模块数据管理，自检和设备运行日志的记录和查询功能等、机载航电接口数据接收与解析、向APM模块写入参数信息，驱动层用于对硬件层进行配置，为应用层提供服务，比如I/O的输入输出设置，串口配置，时钟设置，各外围硬件的配置。

航电接口模块用于处理来自航电系统429、离散量数据，处理信息处理模块软件转发的RD消息，并按照APM配置要求生成短消息。

航电接口模块软件是基于ARM硬件环境，采用标准C开发，代码规范符合《C语言编码标准》。

地面配置管理软件用于支持接收和发送配置数据UDP数据包、支持显示读取的AMP的配置信息、提供可以输入配置信息的界面。

地面配置管理软件是基于X86硬件环境，采用MFC开发，代码规范符合《C++语言编码标准》。

地面配置管理软件包括：

用户界面，提供用户操作的接口，可实现数据配置、发送、查询，以及接收数据的显示；

网络模块，提供与BDU设备进行通讯的网络接口，主要包括数据发送接收、检测连接状态的功能。当软件启动时，初始化网络模块，自动创建网络发送socket和接收socket。

(一)消息实体定义

数据通信采用统一的封包格式，每个包由包头和包体组成。包头包括：协议类型、发包数、命令ID和包长度(不含包头的长度)；各个命令的包体有所不同。

(二)消息头格式定义

接收socket创建成功后，启动接收数据的线程，线程执行流程：每20MS获取一次数据，当获取到数据时，先判断数据是否大于包头的长度，如为达到，则继续获取，当长度超过一个包头长度时，对数据进行校验，校验成功将数据丢入解析线程缓存包里，否则丢弃数据并计入日志，清空接收缓存。

(一)心跳消息定义

序号	字段	长度	说明
				0	Command	1	消息标识：0x11
1	MSC	1	通信包计数：0～255，循环计数0
				2	Data Length MSB	1	数据长度高位：0
3	Data Length LSB	1	数据长度低位:3
				4	Device ID	1	数据值：2BDU设备
5	BIT Status1	1	BUD设备BIT状态
				6	BIT Status2	1	BUD设备BIT状态

注：心跳信息在BDU进入维护模式后发送，周期为200ms

(二)AMP配置查询结果信息定义

(三)维护日志信息

序号	字段	长度	说明
				0	Command	1	消息标识：0x13
1	MSC	1	通信包计数：0～255，循环计数
				2	Data Length MSB	1	数据长度高位：0
3	Data Length LSB	1	数据长度低位:4
				4	log Info	4	日志信息

调用socket发送函数发送数据。

(一)心跳消息定义

序号	字段	长度	说明
				0	Command	1	消息标识：0x01
1	MSC	1	通信包计数：0～255，循环计数0
				2	Data Length MSB	1	数据长度高位：0
3	Data Length LSB	1	数据长度低位:1
				4	Device ID	1	数据值：1地面设备

注：心跳每200ms发送一次

(二)AMP配置信息定义

(三)信息查询定义

定义全局变量标记心跳包接收状态及超时时间，心跳包接收状态默认为0，超时时间为600MS。超时时间变量放在数据接收线程里，每次执行自减。当接收到心跳包时，置为1，并且将超时时间重置；超时时间自减为0时，表示与设备断开连接，将心跳包接收状态置为0，并通知界面与设备已断开连接。

Socket创建成功后，启动心跳包发送线程，每200MS发送一次，发送前检测心跳包接收状态，如处于断开状态，则不发送。

数据生成，根据《地面配置管理软件需求数据》文档，将用户输入的数据转换成文档中指定协议的网络数据格式；

数据解析，根据《地面配置管理软件需求数据》文档，将从BDU接收到的网络数据解析为用户可识别的数据，软件启动时，启动数据解析线程，线程每10MS执行一次，读取解析线程缓存包里数据，根据相应的类型进行解析，打包并推送给界面处理，每次读取处理直至数据包为0；

日志模块，当数据校验失败，或者网络发生错误时提供给用户日志查询的功能，软件启动时，根据当前时间自动生成日志名称，每次调用日志接口写入日志时，先判断日志文件是否创建，如果未创建，则先创建日志文件，再写入文件。

地面配置管理软件的总体功能：

1)支持身份校验，分为管理员和普通两种用户；

2)软件可对BDU设备地址进行配置；

3)软件具有心跳发送功能；

4)软件具有连接状态判断功能；

5)软件能发送和接收BDU设备的数据。

软件能解析收到的BDU设备传来的数据，并将收到的数据展示在界面上。

其中用户界面的功能包括：

1)用户登录窗口

2)连接状态的显示

3)配置设备IP地址

4)软件具有连接状态判断功能

5)查询结果的显示

6)接收报文记录

7)APM配置结果查询按钮

8)日志信息页数选择及日志信息查询按钮

9)APM配置信息编辑按钮

10)APM配置信息编辑窗口

11)APM配置信息发送按钮。

A429消息定义

(一)(Label 233)FLIGHT NUMBER(飞机航班号)

飞机航班号ARINC429信号字

(二)(Label 234)FLIGHT NUMBER(飞机航班号)

飞机航班号ARINC429信号字

(三)(Label 235)FLIGHT NUMBER(飞机航班号)

飞机航班号ARINC429信号字

(四)(Label 236)FLIGHT NUMBER(飞机航班号)

飞机航班号ARINC429信号字

(五)(Label 247)TOTAL FUEL(燃油)

燃油ARINC429信号字

(六)(Label 310)LATITUDE(纬度)

纬度ARINC429信号字

(七)(Label 311)LONGITUDE(经度)

经度ARINC429信号字

(八)(Label 312)GROUND SPEED(地速)

地速ARINC429信号字

(九)(Label 320)MANAGETIC HEADING(航向)

航向ARINC429信号字

(十)(Label 324)PITCH ANGLE(俯仰角)

俯仰角ARINC429信号字

(十一)(Label 325)ROLLING ANGLE(横滚角)

横滚角ARINC429信号字

(十二)(Label 361)ALTITUDE(高度)

高度ARINC429信号字

(十三)(Label 150)UTC TIME(时间)

时间ARINC429信号字

A429消息接收

A429消息接收处里模块支持以下429消息：

1)经度

2)纬度

3)地速

4)高度

5)航向

6)横滚角

7)俯仰角

8)燃油

9)UTC时间

10)航班号

消息解析定义在“A429消息定义”章节中描述。

API接口设计：

航电模块软件与其他软件模块之间采用API接口方式进行信息传输，定义需开放给航电模块软件的API函数如下表所示：

航电接口软件提供一个运行接口，定义如下：

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种基于北斗导航的航电接口系统，包括内置BDU软件的北斗收发机、北斗天线、飞机身份信息模块、航电系统和内置地面配置管理软件的维护设备，其特征是：所述的飞机身份信息模块嵌入方式安装在北斗收发机内，所述的BDU软件包含应用程序层和驱动层，所述的应用程序层包含信息处理模块和航电接口模块，所述的应用程序层用于完成RDSS/RNSS模块数据管理，自检和设备运行日志的记录和查询功能等、机载航电接口数据接收与解析、向APM模块写入参数信息，所述的驱动层用于对硬件层进行配置，为应用层提供服务，比如I/O的输入输出设置，串口配置，时钟设置，各外围硬件的配置。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航的航电接口系统，其特征是：所述的航电接口模块用于处理来自航电系统429、离散量数据，处理信息处理模块软件转发的RD消息，并按照APM配置要求生成短消息。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航的航电接口系统，其特征是：所述的地面配置管理软件用于支持接收和发送配置数据UDP数据包、支持显示读取的AMP的配置信息、提供可以输入配置信息的界面。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航的航电接口系统，其特征是：所述的地面配置管理软件包括用户界面、网络模块、数据生成、数据解析和日志模块。