CN113362655A - 一种基于ads-b的远程信息汇聚方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于ADS‑B技术领域，具体涉及一种基于ADS‑B的远程信息汇聚方法，该方法包括：各个区域的ADS‑B接收站接收飞机导航报文数据；采用导航数据封装模块分别对各地区的飞机导航报文封装成特定的帧格式；将封装好的导航报文数据传输到本地ADS‑B的信息汇聚中心；对导航报文数据进行解析；本发明通过各地区ADS‑B接收站对当地飞机进行监测进而得到各飞机的导航数据，结合ADS‑B导航数据封装模块对各地飞机的导航数据进行封装，并上传至星间链路，进而传至本地ADS‑B信息汇聚中心进行解析、显示，进而实现对较宽范围内飞机状态监测。

Description

一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法
技术领域
本发明属于ADS-B技术领域，具体涉及一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法。
背景技术
飞机安全是关系到社会、民生的大事。自动式相关监视技术(ADS-B)是一种基于卫星定位、实现飞机监视和追踪的空管新技术。ADS-B是目前精度最高的监视设备，在冲突解决和间隔调配中占有重要的地位。同时ADS-B技术能以低成本实现飞行中航空器之间的相互监视和优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务，结合现有空管系统，ADS-B系统能把空管系统、其他飞机的机载ADS-B有机结合起来，组成一套更加安全的监视系统，对空、地运行的飞机和车辆提供精确、实时的动态信息，有助于管制员对飞机状态进行监控，加强空管保障能力。
随着国民经济的发展和低空空域的开放，我国空域流量越来越大，在ADS-B地面站密度不足，据统计，全球90％的区域没有实现飞行监视覆盖，因此，在飞行器密度较大的情况下，需要进一步提升更广范围内飞机的监控能力。
发明内容
为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，该方法包括：对安装在各个区域的ADS-B数据接收站上电，并完成初始化；初始化后的ADS-B接收站接收本接收站附近上空飞机发出的导航报文数据信息；ADS-B接收站接收到导航报文数据信息后对该信息进行解码，并封装为帧格式数据；ADS-B接收站通过数据传输网将帧格式数据传输到本地ADS-B的信息汇聚中心；信息汇聚中心采用帧格式解析策略对帧格式数据进行解析，将解析后的数据进行可视化界面显示，得到远程信息。
优选的，ADS-B接收站接收的导航报文数据信息包括：飞机数据源标识、航迹标识、位置、高度以及速度信息。
优选的，ADS-B数据接收站包括天线、无线收发机以及导航数据封装模块；所述天线与所述无线收发机连接，用于接收和发送信号；所述无线收发机通过天线接收到飞机发出的导航报文数据信息后将该信号进行解调，并传输到导航数据封装模块中；所述导航数据封装模块用于对解调后的信号进行调制，将调制后的信号发送到无线收发收机中，无线收发机天线通过天线将调制后的信号发射到低轨卫星中，低轨卫星通过星间链路网对信号进行转发，下传到地面基站，地面基站再将封装好的导航报文数据发送到本地ADS-B的信息汇聚中心中。
进一步的，通过无线收发机对导航报文数据信息进行解调的过程包括：1)采用8bits数据对解调后的导航报文数据信息进行CRC编码；2)采用1/4卷积码对进行CRC编码后的数据进行信道编码；3)采用滤波方式对信道编码后的数据进行速率匹配；4)对进行速率匹配后的数据增加扰码，以提高信号抗干扰能力；5)采用QPSK调制方式对信号进行调制后并通过无线转发。
进一步的，导航数据封装模块用于对解调后的信号进行调制的过程为无线收发机对导航报文数据信息进行编码调制的逆过程。
进一步的，导航数据封装模块为基于ARM架构开发的STM32便携式终端；飞机导航报文数据经过STM32便携式终端解析出飞机导航信息，并将其封装成含有同步时间戳、接收站代号、帧使能字段、延时字段、帧数据段和CRC校验位的信息数据帧。
进一步的，ADS-B导航信息数据帧中时间戳为：ADS-B数据汇聚中心与低轨卫星网络间系统维护帧号；统维护帧号采用GPS时间基准，系统帧号以0为起始帧号，每隔60ms自动加一，帧号在0～255间循环。
优选的，采用本地ADS-B信息汇聚中心帧格式解析策略对导航报文数据进行解析的具体过程包括：ADS-B信息汇聚中心接收来自低轨卫星转发的数据帧，检测各数据帧CRC校验位符合条件时，解析出同步时间戳、接收站代号、帧使能字段、延时字段以及帧数据段，根据解析出的数据提取飞机导航信息。
本发明提供了一种远程多ADS-B信息汇聚方法，将各地ADS-B接收站接收的飞机导航报文数据，经过STM32便携式终端封装后，上传至低轨卫星，通过星间链路转发至本地数据汇聚中心并进行解析，极大提高了各空域覆盖范围，加强空管保障能力。
附图说明
图1为本发明方法流程框图；
图2为本发明飞机导航报文封装帧格式示意图；
图3为本发明远程多ADS-B信息汇聚系统信息流图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，如图1所示，该方法包括：
S1：对各个区域的ADS-B接收站上电初始化；
S2：各个区域的ADS-B接收站接收飞机导航报文数据；
S3：采用ADS-B接收站的导航数据封装模块分别对各地区的飞机导航报文封装成特定的帧格式；
S4：采用数据传输网将封装好的导航报文数据传输到本地ADS-B的信息汇聚中心；
S5：采用本地ADS-B信息汇聚中心帧格式解析策略对导航报文数据进行解析，并对解析后的数据进行界面显示。
一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法的具体实施方式，其过程包括：对安装在各个区域的ADS-B数据接收站上电，并完成初始化；初始化后的ADS-B接收站接收本接收站附近上空飞机发出的导航报文数据信息；ADS-B接收站接收到导航报文数据信息后对该信息进行解码，并封装为帧格式数据；ADS-B接收站通过数据传输网将帧格式数据传输到本地ADS-B的信息汇聚中心；信息汇聚中心采用帧格式解析策略对帧格式数据进行解析，将解析后的数据进行可视化界面显示，得到远程信息。
通过无线收发机对导航报文数据信息进行编码调制的过程包括：1)采用8bits数据对解调后的导航报文数据信息进行CRC编码；2)采用1/4卷积码对进行CRC编码后的数据进行信道编码；3)采用滤波方式对信道编码后的数据进行速率匹配；4)对进行速率匹配后的数据增加扰码，以提高信号抗干扰能力；5)采用QPSK调制方式对信号进行调制后并通过无线转发。
导航数据封装模块用于对解调后的信号进行调制的过程为无线收发机对导航报文数据信息进行编码调制的逆过程。
ADS-B接收站接收的飞机导航报文数据包含飞机数据源标识、航迹标识、位置、高度以及速度等信息。
导航数据封装模块为基于ARM架构开发的STM32便携式终端；飞机导航报文经过STM32便携式终端处理，得到飞机导航报文封装数据。如图2所示，在飞机导航报文封装数据中包括系统同步帧号和数量不等的ADS-B特定帧数据。每个ADS-B特定帧数据包括同步时间戳、接收站代号、帧使能字段、延时字段、帧数据段和CRC校验位。
优选的，ADS-B导航信息数据帧中时间戳为：ADS-B数据汇聚中心与低轨卫星网络间系统维护帧号。
ADS-B数据汇聚中心与低轨卫星网络间系统维护帧号中采用采用GPS时间基准，各个区域的ADS-B接收站上电初始化完成后此时刻为系统帧号0，每隔60ms自动加一，帧号在0～255间循环。
用数据传输网将封装好的导航报文数据进行传输的过程包括：将封装好的导航报文数据通过天线传输到低轨卫星，低轨卫星通过星间链路网的转发后出啊是到地面站，地面站再将封装好的导航报文数据发送到ADS-B，进行数据汇聚。即如图3所示，ADS-B数据接收站包括天线、无线收发机以及导航数据封装模块；所述天线与所述无线收发机连接，用于接收和发送信号；所述无线收发机通过天线接收到飞机发出的导航报文数据信息后将该信号进行解调，并传输到导航数据封装模块中；所述导航数据封装模块用于对解调后的信号进行调制，将调制后的信号发送到无线收发收机中，无线收发机天线通过天线将调制后的信号发射到低轨卫星中，低轨卫星通过星间链路网对信号进行转发，下传到地面基站，地面基站再将封装好的导航报文数据发送到本地ADS-B的信息汇聚中心中。
采用本地ADS-B信息汇聚中心帧格式解析策略对导航报文数据进行解析的具体过程包括：ADS-B信息汇聚中心接收来自低轨卫星转发的数据帧，检测各数据帧CRC校验位符合条件时，解析出同步时间戳、接收站代号、帧使能字段、延时字段以及帧数据段，根据解析出的数据提取飞机导航信息。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，其特征在于，包括：对安装在各个区域的ADS-B数据接收站上电，并完成初始化；初始化后的ADS-B接收站接收本接收站附近上空飞机发出的导航报文数据信息；ADS-B接收站接收到导航报文数据信息后对该信息进行解码，并封装为帧格式数据；ADS-B接收站通过数据传输网将帧格式数据传输到本地ADS-B的信息汇聚中心；信息汇聚中心采用帧格式解析策略对帧格式数据进行解析，将解析后的数据进行可视化界面显示，得到远程信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，其特征在于，ADS-B接收站接收的导航报文数据信息包括：飞机数据源标识、航迹标识、位置、高度以及速度信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，其特征在于，所述ADS-B数据接收站包括天线、无线收发机以及导航数据封装模块；所述天线与所述无线收发机连接，用于接收和发送信号；所述无线收发机通过天线接收到飞机发出的导航报文数据信息后将该信号进行解调，并传输到导航数据封装模块中；所述导航数据封装模块用于对解调后的信号进行调制，将调制后的信号发送到无线收发机中，无线收发机天线通过天线将调制后的信号发射到低轨卫星中，低轨卫星通过星间链路网对信号进行转发，下传到地面基站，地面基站再将封装好的导航报文数据发送到本地ADS-B的信息汇聚中心中。
4.根据权利要求3所述的一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，其特征在于，通过无线收发机对导航报文数据信息进行编码调制的过程包括：1)采用8bits数据对解调后的导航报文数据信息进行CRC编码；2)采用1/4卷积码对进行CRC编码后的数据进行信道编码；3)采用滤波方式对信道编码后的数据进行速率匹配；4)对进行速率匹配后的数据增加扰码，以提高信号抗干扰能力；5)采用QPSK调制方式对信号进行调制后并通过无线转发。
5.根据权利要求3所述的一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，其特征在于，导航数据封装模块用于对解调后的信号进行调制的过程为无线收发机对导航报文数据信息进行编码调制的逆过程。
6.根据权利要求3所述的一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，其特征在于，导航数据封装模块为基于ARM架构开发的STM32便携式终端；飞机导航报文数据经过STM32便携式终端解析出飞机导航信息，并将其封装成含有同步时间戳、接收站代号、帧使能字段、延时字段、帧数据段和CRC校验位的信息数据帧。
7.根据权利要求6所述的一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，其特征在于，ADS-B导航信息数据帧中时间戳为：ADS-B数据汇聚中心与低轨卫星网络间系统维护帧号；统维护帧号采用GPS时间基准，系统帧号以0为起始帧号，每隔60ms自动加一，帧号在0～255间循环。
8.根据权利要求1所述的一种基于ADS-B的远程信息汇聚方法，其特征在于，采用本地ADS-B信息汇聚中心帧格式解析策略对导航报文数据进行解析的具体过程包括：ADS-B信息汇聚中心接收来自低轨卫星转发的数据帧，检测各数据帧CRC校验位符合条件时，解析出同步时间戳、接收站代号、帧使能字段、延时字段以及帧数据段，根据解析出的数据提取飞机导航信息。
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刘阳等: "机载ADS-B OUT设备适航验证方法研究", 《民用飞机设计与研究》 *
孙晓敏等: "支持基于性能导航运行的飞行管理系统需求分析", 《航空电子技术》 *
尤佳林: "基于ADS-B信号覆盖的地面站组网效果评估研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
张玥等: "广播式自动相关监视系统研究与实现", 《计算机测量与控制》 *

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CN113362655B (zh) 2022-09-13

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