CN202758500U - 带北斗功能的ads-b机载设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种带北斗功能的ADS-B机载设备，包括卫星无源定位装置，还包括北斗卫星用户模块及其天线和ADS-B功能模块及其天线，分别连接于信息处理模块；其中，所述ADS-B功能模块包括ADS-B发送功能模块；所述信息处理模块包括北斗功能启停模块，能够关停或运行所述北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能。本实用新型的有益效果是：当飞机在超出了ADS-B地面站接收范围飞行时，或当卫星无源定位装置、ADS-B功能模块发生故障时，该机载设备通过运行北斗卫星导航的有源定位、收发包括含ADS-B信息的短消息通信功能达到自动相关监视的目的，也减少对北斗信道资源不必要的占用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种航空器广播式自动相关监视(Automatic DependentSurveillance-Broadcast，简称ADS-B)设备，尤其是涉及一种带北斗功能的ADS-B机载设备。
背景技术
北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System)是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，与美国GPS、俄罗斯GLONASS和欧盟的GALILEO并列为全球四大GNSS系统。2003年建成的北斗区域导航试验系统，又称北斗一号系统，可在中国及周边地区提供有源定位、授时和短消息通信服务(简称北斗功能)；该系统能容纳的用户数是有限的。2012年建设覆盖亚太区域的区域导航定位系统，可向亚太区域提供无源定位、授时和短消息通信服务；到2020年建成覆盖全球的全球定位系统。无源定位用户数可无限，短消息通信服务用户数仍然是有限的。
广播式自动相关监视(ADS-B)是利用空地、空空数据通信完成空中交通态势监视和信息传递的一种空管新技术，自动表示不需要人工操作和地面的询问，相关表示信息全部基于机载设备，监视表示提供位置和其它用于监视的数据，广播表示不针对特定用户，而是周期性的发送给任何一个有合适装备的用户。ADS-B机载设备应用功能可分为发送(OUT)和接收(IN)两类。ADS-B OUT是指机载发射器以一定的周期发送飞机的各种信息，包括飞机识别信息(ID)、经纬度、高度、速度和航向等(简称ADS-B信息)。发送是机载ADS-B设备的基本功能。地面站通过接收机载设备发送的ADS-B信息，监视空中交通状况，起到类似于雷达的作用。ADS-B IN是指飞机接收其他飞机发送的ADS-B信息或地面站服务设备发送的信息，为机组提供运行支持。ADS-B IN可使机组在座舱交通信息显示器上“看到”其他飞机的运行状况，从而提高机组的空中交通情景意识。
但是，ADS-B设备的发送和接收信息的距离是有限的，超出了地面站接收范围或在未建立地面站的区域航行的飞机就无法监视。文献《东北航空护林空中交通管理系统的构建》(《森林防火》2007年第2期)提出“在飞机上同时安装北斗一号信息终端和ADS-B信号发生器”，“在航护飞机飞行时，北斗一号自动将当时的ADS-B获得的信息通过北斗双星传输到北斗综合信息服务平台”。由于北斗一号系统面向各行各业应用，而它能容纳的用户数和信道容量是有限的，同时运行过多用户会影响其反应速度，因此要在大量飞机上推广该文献提出的方案是有困难的。
如何解决在上述情况下飞机监控中心对装有ADS-B机载设备的飞机进行监视的问题，对许多航空器的飞行监视和管理具有重大的实用意义。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种在超出了ADS-B地面站接收范围或在未建立ADS-B地面站的区域飞行时，使得飞机监控中心得知飞机ADS-B信息的ADS-B机载设备。
为了达到上述目的，本实用新型的一个技术方案是提供了一种带北斗功能的ADS-B机载设备，包括卫星无源定位装置，其特征在于：还包括北斗卫星用户模块及其天线和ADS-B功能模块及其天线，北斗卫星用户模块及ADS-B功能模块分别连接于信息处理模块，信息处理模块连接卫星无源定位装置，其中，ADS-B功能模块包括ADS-B发送功能模块；信息处理模块包括北斗功能启停模块，由北斗功能启停模块关停或运行北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能。
优选地，所述北斗功能启停模块包括ADS-B功能模块故障监测模块、卫星无源定位装置故障监测模块、接收区域越界监测模块、北斗短消息监测模块及北斗启停开关信号监测模块中的至少一个模块及执行结果监测模块，其中：
ADS-B功能模块故障监测模块，监测所述ADS-B发送功能模块，若有故障，则运行所述北斗卫星用户模块的收发包括含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能；
卫星无源定位装置故障监测模块，监测所述卫星无源定位装置，若有故障，则运行所述北斗卫星用户模块的有源定位功能；
接收区域越界监测模块，监测所述信息处理模块得到的卫星定位信息，若通过卫星定位信息得到的位置经纬度在ADS-B地面站接收区域外，则运行所述北斗卫星用户模块的收发包括含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能；
北斗短消息监测模块，监测从所述北斗卫星用户模块接收的短消息，若有运行或关停北斗功能的短消息，则运行或关停所述北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能；
北斗启停开关信号监测模块，监测所述信息处理模块是否给出北斗启停开关信号，若有运行或关停北斗功能的开关信号，则运行或关停所述北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能；
执行结果监测模块，检查所述北斗功能启停模块中所有其他监测模块的执行结果，若所监测的条件未满足，则分别关停北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能。
优选地，所述ADS-B功能模块还包括ADS-B接收功能模块，所述北斗功能启停模块还至少包括以下一个模块：
ADS-B功能模块接收指令监测模块，监测所述ADS-B功能模块接收的信息，若有运行或关停北斗功能的指令，则运行或关停所述北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能；
ADS-B功能模块地面站接收监测模块，监测所述ADS-B功能模块接收的信息，若收不到ADS-B地面站信息并超过预设时间长度，则运行所述北斗卫星用户模块的收发包括含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能。
优选地，所述北斗功能启停模块还包括遇险呼救监测模块，若监测到信息处理模块给出遇险呼救启动信息，则运行所述北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的遇险呼救的短消息通信。
本实用新型对比现有技术有如下有益效果：本实用新型提供一种带北斗功能的ADS-B机载设备，当ADS-B地面站不能收到ADS-B机载设备发送的信息时，该机载设备才通过运行北斗卫星用户模块的有源定位、收发包括含ADS-B信息的短消息通信功能，解决失去监视的问题，也减少对北斗信道资源不必要的占用。并且，当卫星无源定位装置、ADS-B功能模块发生故障时，该机载设备也能运行北斗卫星用户模块的有源定位、收发ADS-B信息的短消息通信功能，为普通ADS-B机载设备提供备份，整体提高ADS-B机载设备的可靠性。
附图说明
图1示出了本实用新型的带北斗功能的ADS-B机载设备实施例的组成示意图；
图2示出了本实用新型的带北斗功能的ADS-B机载设备实施例的北斗功能启停模块组成示意图。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。以下实施例是提供给本领域普通技术人员来实现和使用本实用新型的，但并非用以限定本实用新型，任何不脱离本实用新型的精神和范围所作的修改，仍包括在本实用新型的专利保护范围内。本实用新型的保护范围以权利要求书所界定的为准。
如图1所示，为本实用新型的带北斗功能的ADS-B机载设备实施例的组成示意图。卫星无源定位装置即采用无源定位的卫星导航定位系统(GNSS)用户设备，包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟的GALILEO、北斗无源定位装置都可以。该装置可以装入本实用新型的带北斗功能的ADS-B机载设备，也可以通过其他设备将位置信息等卫星导航信息连接输入于本实用新型的带北斗功能的ADS一机载设备。卫星无源定位装置的含定位的信息送入信息处理模块后按现行规范形成报文，包括飞机识别信息(ID)、位置经纬度、高度、速度和航向等(简称ADS-B信息)，送入ADS-B功能模块的ADS-B发送功能模块，以ADS-B规范的周期向地面站和其他飞机广播发送，达到自动相关监视的目的。如果ADS-B功能模块还包括ADS-B接收功能模块，如同本实施例，则可以接收其他飞机发送的或地面站发送的ADS-B信息，为机组提供运行支持。ADS-B功能模块可以采用包括UAT(通用访问收发信机)、1090ES(1090MHz S模式扩展电文数据链)或VDL模式4(甚高频数据链方式4)等来实现。当然，送入信息处理模块的含定位的卫星导航信息也通过北斗功能启停模块形成含ADS-B信息的短消息，再送入北斗卫星用户模块以较慢的周期(因北斗系统限制)点对点地向飞机监控中心发送，达到自动相关监视的目的。北斗卫星用户模块也接收飞机监控中心或其他飞机发送的含ADS-B信息的短消息，为机组提供运行支持。并且，在运行北斗短消息通信的同时运行或者只运行北斗卫星用户模块的有源定位功能，也能使北斗卫星地面中心站得知用户飞机的位置，把北斗卫星地面中心站连接到飞机监控中心并向其传送用户飞机位置信息，也能达到自动相关监视的目的。因此在北斗卫星覆盖区域，可以解决飞机超出ADS-B地面站接收范围或在未建立ADS-B地面站的区域飞行时失去ADS-B监视的问题。
但是，考虑到北斗系统信道容量有限，能同时容纳的短消息通信、有源定位业务有限，并且有源定位和短消息发送因系统限制周期较慢以及不是广播发送，因此，ADS-B信息优选通过ADS-B功能模块保持发送，北斗卫星用户模块的接收功能也保持运行，但不运行北斗短消息发送和有源定位功能。那么，在什么条件下运行或关停北斗短消息发送或有源定位功能呢？这通过北斗功能启停模块来完成，即：根据ADS-B地面站能否收到ADS-B发送功能模块的信息，关停或运行北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能，两者可以同时运行也可以只运行一个。图2示出了本实用新型的北斗功能启停模块组成示意图，所包括的模块实现方法之一是编写计算机程序实现。请参见图1和图2，图中涉及的监测模块根据具体使用需要可以删减。该北斗功能启停模块包括的部分功能模块和工作叙述如下。
ADS-B功能模块故障监测模块31：监测所述机载设备的ADS-B发送功能模块，若有故障，则运行北斗卫星用户模块的收发包括含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能，两者可以同时运行也可以只运行一个，达到自动相关监视的目的。
卫星无源定位装置故障监测模块32：监测所述机载设备的卫星无源定位装置，若有故障，则运行北斗卫星用户模块的有源定位功能，获得卫星定位信息。
接收区域越界监测模块33：监测所述机载设备的信息处理模块得到的卫星定位信息，若位置经纬度在ADS-B地面站能可靠接收的区域之外，就判定为飞机超出ADS-B地面站接收范围或在未建立ADS-B地面站的区域飞行，则运行北斗卫星用户模块的收发包括含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能，两者可以同时运行也可以只运行一个，达到自动相关监视的目的。所述信息处理模块通过连接于其上的卫星定位装置得到卫星定位信息。
北斗短消息监测模块34，监测所述机载设备的北斗卫星用户模块接收的短消息，若有运行或关停北斗功能的短消息，则运行或关停北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能，北斗短消息接收等功能通常继续运行。ADS-B地面站收不到飞机ADS-B信息并超过预设时间长度或者有其他需要(例如ADS-B地面站因维修暂停工作)，飞机监控中心就会对该飞机北斗卫星用户模块发送运行北斗功能的短消息，以便通过北斗功能继续达到自动相关监视的目的；ADS-B地面站能收到飞机ADS-B信息，飞机监控中心就会对该飞机北斗卫星用户模块发送关停北斗功能的短消息。
北斗启停开关信号监测模块35，监测所述机载设备的信息处理模块是否给出北斗启停开关信号，若有运行或关停北斗功能的开关信号，例如监测到启停北斗的开关量信号，或者操作者收听到空管人员的指令而拨动所述机载设备的北斗启停按钮或开关，信息处理模块就给出北斗启停开关信号，则运行或关停北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能，北斗短消息接收等功能通常继续运行。
执行结果监测模块39：检查北斗功能启停模块中所有其他监测模块的执行结果，若所监测的条件未满足，即：若卫星无源定位装置无故障，则关停北斗卫星用户模块的有源定位功能；若其他监测的条件全部未满足，则关停北斗卫星用户模块正在运行的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能，北斗短消息接收等功能通常继续运行。
如同本实施例，请参见图1和图2，如果带北斗功能的ADS-B机载设备的ADS-B功能模块还包括ADS-B接收功能模块，即该ADS-B机载设备除了具备ADS-B OUT功能，还具备ADS-B IN功能，则其北斗功能启停模块还包括的部分模块和工作叙述如下。
ADS-B功能模块接收指令监测模块36：监测所述机载设备的ADS-B接收功能模块接收到的信息，若有运行或关停北斗功能的指令，则运行或关停北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能，北斗短消息接收等功能通常继续运行。ADS-B地面站收不到飞机ADS-B信息并超过预设时间长度或者有其他需要(例如ADS-B地面站因维修暂停工作)，飞机监控中心通过最后收到该飞机信息的ADS-B地面站(若该站具有ADS-BOUT功能)对该飞机ADS-B机载设备发送运行北斗功能的指令，以便通过北斗功能继续达到自动相关监视的目的；ADS-B地面站能收到飞机ADS-B信息，飞机监控中心通过该ADS-B地面站(若该站具有ADS-B OUT功能)对该飞机机载设备发送关停北斗功能的指令。
ADS-B功能模块地面站接收监测模块37：监测所述机载设备的ADS-B接收功能模块接收的信息，若收不到ADS-B地面站信息并超过预设时间长度，则运行北斗卫星用户模块的收发包括含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能，两者可以同时运行也可以只运行一个，达到自动相关监视的目的。ADS-B地面站(若该站具有ADS-BOUT功能)为飞机广播相关交通信息，天气、地形、空域限制等飞行信息，或者地面站“活跃”信号，飞机若收不到地面站信息并超过预设时间长度，就判定为飞机可能超出ADS-B地面站接收范围或在未建立ADS-B地面站的区域飞行，则运行北斗功能达到自动相关监视的目的。
本实施例的北斗功能启停模块还包括遇险呼救监测模块38，请参见图2，若监测到信息处理模块给出遇险呼救启动信息，例如操作者打开呼救按钮盖并较长时间按下所述机载设备的遇险呼救按钮，信息处理模块就给出遇险呼救启动信息，则运行北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的遇险呼救的短消息通信。含ADS-B信息的遇险呼救短消息包含遇险标志、飞机识别信息(ID)、经纬度、高度、速度和航向等信息，向飞机监控中心呼救。
Claims (1)
1.一种带北斗功能的ADS-B机载设备，包括卫星无源定位装置，其特征在于：还包括北斗卫星用户模块及其天线和ADS-B功能模块及其天线，北斗卫星用户模块及ADS-B功能模块分别连接于信息处理模块，信息处理模块连接卫星无源定位装置，其中，ADS-B功能模块包括ADS-B发送功能模块；信息处理模块包括北斗功能启停模块，由北斗功能启停模块关停或运行北斗卫星用户模块的发送含ADS-B信息的短消息通信或有源定位功能。
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