CN118659815A - 一种机载卫星通信系统、方法、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明属于卫星通信领域，具体涉及一种机载卫星通信系统、方法、设备和介质，包括天通一号卫星通信模组、核心处理器、ACARS数据转换单元、数据隔离单元和接口单元，利用天通一号卫星支持IPv4和IPv6协议的网络传输能力，在不改变现有航电通信系统架构的基础上，在基于天通一号卫星的机载卫星通信系统中实现ACARS数据的封装和解封装，从而实现ACARS数据在天通一号卫星网络上的传输。本发明支持将ACARS数据包转换为IP数据包功能，从而实现传统的ACARS数据在天通一号卫星网络上传输，支持按照数据安全等级和业务优先级进行数据隔离处理，从而实现支持安全域和非安全域的数据传输。

Description

一种机载卫星通信系统、方法、设备和介质

技术领域

本发明属于卫星通信领域，具体涉及一种机载卫星通信系统、方法、设备和介质。

背景技术

天通一号卫星通信系统，是中国自主研制建设的卫星移动通信系统，支持IPv4和IPv6协议，具备为民用飞机提供话音、短消息和数据通信服务的潜力。但是传统的飞机寻址与报告系统(ACARS)进行空/地通信执行的ARINC 618协议是一种面向字符协议，它和目前天通一号卫星基于IP的网络不兼容，导致天通一号卫星系统无法直接接入民机数据链系统，因此在民航中的应用仍存在一定技术门槛。

CN 107947846 A公开了一种基于天通一号卫星的通用航空器机载系统及通信监视系统，主要包括通用航空器机载系统、地面数据处理系统以及卫星系统，利用该系统实现通用航空器的监视和话音通信。该专利适用对象主要为通用航空器，当前缺少一种针对天通一号卫星在民航中的应用问题的通信系统，在支持话音通信之外，还同时支持民机ACARS和ATN/IPS数据链传输，以满足未来多协议栈的空地数据链通信需求。

发明内容

本发明提出一种机载卫星通信系统、方法、设备和介质，以解决现有技术中缺少针对天通一号卫星在民航中的应用问题的通信系统的问题。

为达上述目的，本发明提出技术方案如下：

一种机载卫星通信系统，包括机载天通卫星通信天线和机载天通卫星数据单元；

所述机载天通卫星数据单元包括天通一号卫星通信模组、核心处理器、ACARS数据转换单元、数据隔离单元；

所述天通一号卫星通信模组用于卫星信号的收发处理；

所述核心处理器用于用于操作系统运行；

所述ACARS数据转换单元用于ACARS数据封装和解封装；

所述数据隔离单元用于实现数据隔离；

所述天通一号卫星通信模组连接机载天通卫星通信天线和核心处理器，所述核心处理器连接ACARS数据转换单元和数据隔离单元，所述ACARS数据转换单元连接数据隔离单元。

优选的，所述机载天通卫星数据单元还包括电源电路单元，所述电源电路单元连接天通一号卫星通信模组、核心处理器、数据隔离单元；

所述电源电路单元用于提供电源和电路保护。

优选的，所述机载天通卫星通信天线通过射频线与天通一号卫星通信模组相连接。

优选的，还包括控制显示单元，所述数据隔离单元连接控制显示单元。

优选的，还包括音频管理单元，所述数据隔离单元连接音频管理单元。

优选的，还包括通信管理单元，所述数据隔离单元连接通信管理单元。

优选的，所述机载天通卫星数据单元还包括接口单元，所述接口单元用于提供接口；所述数据隔离单元连接接口单元，所述接口单元外接以太网路由器。

一种机载卫星通信系统的机载卫星通信方法，包括如下步骤：

步骤1，判断输入数据类型，若为音频数据则通过音频管理单元进入机载天通卫星数据单元，进入步骤2；

若为ACARS数据则通过通信管理单元进入机载天通卫星数据单元，进入步骤3；

步骤2，数据隔离单元对音频数据进行业务优先级处理，然后送入天通一号卫星通信模组，完成音频信号到天通射频信号的调制，得到调制好的射频信号；调制好的射频信号通过低噪声放大之后送给机载天通卫星通信天线，并发送至卫星；

步骤3，数据隔离单元将ACARS数据送入ACARS数据转换单元，ACARS数据转换单元将ACARS数据包封装成标准的IP数据包，所述IP数据包经过天通一号卫星通信模组完成调制解调，再经放大处理之后送入机载天通卫星通信天线，并发送至卫星。

一种电子设备，包括存储器和处理器；

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种机载卫星通信方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种机载卫星通信方法的步骤。

本发明的有益之处在于：

本发明提出一种机载卫星通信系统、方法设备和介质，包括天通一号卫星通信模组、核心处理器、ACARS数据转换单元、数据隔离单元和接口单元，利用天通一号卫星支持IPv4和IPv6协议的网络传输能力，在不改变现有航电通信系统架构的基础上，在基于天通一号卫星的机载卫星通信系统中实现ACARS数据的封装和解封装，从而实现ACARS数据在天通一号卫星网络上的传输。

本发明支持将ACARS数据包转换为IP数据包功能，从而实现传统的ACARS数据在天通一号卫星网络上传输，支持按照数据安全等级和业务优先级进行数据隔离处理，从而实现支持安全域和非安全域的数据传输。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为一种机载卫星通信系统示意图；

图2为一种机载卫星通信方法步骤2示意图；

图3为一种机载卫星通信方法步骤3示意图；

图4为一种电子设备示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1：

请参阅图1所示，本发明提供一种机载卫星通信系统，包括机载天通卫星通信天线1和机载天通卫星数据单元2。

所述机载天通卫星通信天线1连接机载天通卫星数据单元2，所述机载天通卫星数据单元2连接控制显示单元3、音频管理单元4和通信管理单元5。

所述机载天通卫星通信天线1主要用于天通一号卫星的快速捕获和跟踪，实现天通一号卫星信号的收发，支持天通一号卫星的发射频段1980MHz～2010MHz，接收频段2170～2200MHz。

所述机载天通卫星数据单元2包括天通一号卫星通信模组21、核心处理器22、ACARS数据转换单元23、数据隔离单元24、接口单元25和电源电路单元26。

所述天通一号卫星通信模组21连接机载天通卫星通信天线1和核心处理器22，主要完成天通一号卫星信号的收发处理工作，实现信号的调制和解调工作，将天通一号卫星通信基带芯片、射频、存储、电源管理等硬件封装在一起，对外提供标准的数据和控制接口。

所述核心处理器连接ACARS数据转换单元23和数据隔离单元24，主要用于操作系统运行，承载系统软件运行和各个单元的控制，实现数据的综合处理。

所述ACARS数据转换单元23连接数据隔离单元24，主要用于实现基于IP协议的ACARS数据封装和解封装，封装过程是将ACARS数据封装到一个标准的IP数据包中，这个IP数据包包含了IP头部、TCP头部和ACARS数据段等信息；解封装是将ACARS数据从IP数据包中提取出来。

所述数据隔离单元24连接接口单元25，主要用于实现飞机安全域和非安全域的数据隔离，提供安全域数据传输通道和非安全域数据传输通道，两种通道进行物理隔离，并根据数据业务安全等级对数据进行加密，保障数据传输的安全性。

所述接口单元25主要用于完成ARINC 429接口、以太网接口和音频接口驱动，提供系统所有对外接口的瞬态保护、滤波功能，实现天通一号卫星空口数据与以太网、ARINC数据间的转换，音频信号传输等。

所述电源电路单元26连接天通一号卫星通信模组21、核心处理器22、数据隔离单元24和接口单元25，主要完成外部28V DC输入，28V DC保护、雷电防护、电源DC/DC转换、电磁干扰保护等电路保护功能，以及将输入电源为天线和其他处理板所需的电源。

在一具体实施方式中，所述机载天通一号卫星通信天线1安装在飞机的机背上，通过射频线与机载天通卫星数据单元相连接。

在一具体实施方式中，所述接口单元25通过以太网路由器连接后舱用户。

在一具体实施方式中，所述接口单元25通过ARINC429接口连接控制显示单元3和通信管理单元5，通过音频接口连接音频管理单元4。

实施例2：

请参阅图1所示，本发明提供一种机载卫星通信方法，具体包括如下步骤：

步骤1，判断数据类型，若数据为音频信号则进入步骤2，数据为ACARS数据进入步骤3；

步骤2，如图2所示，完成音频信号的接收调制，实现话音通信功能，具体的：

所述音频信号通过音频管理单元4到达机载天通卫星数据单元2，机载天通卫星数据单元2中的数据隔离单元24对音频信号进行业务优先级处理，然后送入天通一号卫星通信模组21，完成音频信号到天通射频信号的调制，得到调制好的射频信号；

调制好的射频信号通过低噪声放大之后送给机载天通卫星通信天线1发送给天通一号卫星。

步骤3，如图3所示，完成ACARS数据的接收，实现数据安全数据传输，具体的：

ACARS数据经过通信管理单元5之后通过ARINC429总线传输给机载天通卫星数据单元2，之后通过数据隔离单元24中的安全域数据传输通道被送入ACARS数据转换单元23，ACARS数据转换单元23将ACARS数据包封装成标准的IP数据包，之后再经过天通一号卫星通信模组21完成调制解调，再经放大处理之后送入机载天通卫星通信天线1，最后经天通一号卫星中继之后接入地面航空网络。

在步骤3中，所述机载天通卫星数据单元2收到来自机载天通卫星通信天线的信号之后，机载天通卫星数据单元2也可以将解封装出的ACARS数据包通过ARINC 429总线送入通信管理单元5，完成飞机与地面之间的安全数据传输。

在一具体实施方式中，所述步骤2的过程可以逆向实施。

在一具体实施方式中，所述步骤3的过程可以逆向实施。

实施例3：

请参阅图4所示，本发明还提供一种电子设备100；所述电子设备100包括存储器101、至少一个处理器102、存储在所述存储器101中并可在所述至少一个处理器102上运行的计算机程序103及至少一条通讯总线104。

存储器101可用于存储所述计算机程序103，所述处理器102通过运行或执行存储在所述存储器101内的计算机程序，以及调用存储在存储器101内的数据，实现实施例2所述的机载卫星通信的方法的步骤。所述存储器101可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备100的使用所创建的数据(比如音频数据)等。此外，存储器101可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。

所述至少一个处理器102可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器102可以是微处理器或者该处理器102也可以是任何常规的处理器等，所述处理器102是所述电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备100的各个部分。

实施例4：

所述电子设备100集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器及只读存储器(ROM，Read-Only Memory)。

本发明提出一种机载卫星通信系统、方法设备和介质，支持将ACARS数据包转换为IP数据包功能，从而实现传统的ACARS数据在天通一号卫星网络上传输，支持按照数据安全等级和业务优先级进行数据隔离处理，从而实现支持安全域和非安全域的数据传输。

本发明利用天通一号卫星支持IPv4和IPv6协议的网络传输能力，在不改变现有航电通信系统架构的基础上，在基于天通一号卫星的机载卫星通信系统中实现ACARS数据的封装和解封装，从而实现ACARS数据在天通一号卫星网络上的传输。本发明的一大优势在于基于天通一号的机载卫星通信系统不仅支持ACARS数据的传输还支持ATN/IPS网络的数据传输，可以满足多协议栈的民机数据链传输需求。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机载卫星通信系统，其特征在于，包括机载天通卫星通信天线和机载天通卫星数据单元；

所述机载天通卫星数据单元包括天通一号卫星通信模组、核心处理器、ACARS数据转换单元、数据隔离单元；

所述天通一号卫星通信模组用于卫星信号的收发处理；

所述核心处理器用于用于操作系统运行；

所述ACARS数据转换单元用于ACARS数据封装和解封装；

所述数据隔离单元用于实现数据隔离；

所述天通一号卫星通信模组连接机载天通卫星通信天线和核心处理器，所述核心处理器连接ACARS数据转换单元和数据隔离单元，所述ACARS数据转换单元连接数据隔离单元。

2.如权利要求1所述的一种机载卫星通信系统，其特征在于，所述机载天通卫星数据单元还包括电源电路单元，所述电源电路单元连接天通一号卫星通信模组、核心处理器、数据隔离单元；

所述电源电路单元用于提供电源和电路保护。

3.如权利要求2所述的一种机载卫星通信系统，其特征在于，所述机载天通卫星通信天线通过射频线与天通一号卫星通信模组相连接。

4.如权利要求1所述的一种机载卫星通信系统，其特征在于，还包括控制显示单元，所述数据隔离单元连接控制显示单元。

5.如权利要求1所述的一种机载卫星通信系统，其特征在于，还包括音频管理单元，所述数据隔离单元连接音频管理单元。

6.如权利要求1所述的一种机载卫星通信系统，其特征在于，还包括通信管理单元，所述数据隔离单元连接通信管理单元。

7.如权利要求1所述的一种机载卫星通信系统，其特征在于，所述机载天通卫星数据单元还包括接口单元，所述接口单元用于提供接口；

所述数据隔离单元连接接口单元，所述接口单元外接以太网路由器。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述机载卫星通信系统的机载卫星通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，判断输入数据类型，若为音频数据则通过音频管理单元进入机载天通卫星数据单元，进入步骤2；

若为ACARS数据则通过通信管理单元进入机载天通卫星数据单元，进入步骤3；

步骤2，数据隔离单元对音频数据进行业务优先级处理，然后送入天通一号卫星通信模组，完成音频信号到天通射频信号的调制，得到调制好的射频信号；调制好的射频信号通过低噪声放大之后送给机载天通卫星通信天线，并发送至卫星；

步骤3，数据隔离单元将ACARS数据送入ACARS数据转换单元，ACARS数据转换单元将ACARS数据包封装成标准的IP数据包，所述IP数据包经过天通一号卫星通信模组完成调制解调，再经放大处理之后送入机载天通卫星通信天线，并发送至卫星。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述的一种机载卫星通信方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，

所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述的一种机载卫星通信方法的步骤。