CN218547003U - 一种iii类gbas地基增强系统便携式地面设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，该地面设备包括一体化采集箱，一体化采集箱包括GNSS接收天线、GNSS接收机和持续供电电源，一体化采集箱和地面数据处理机建立连接；地面数据处理机和授时转发单元建立连接；地面数据处理机、授时转发单元和监控维护终端通过网络交换机建立连接；GNSS授时天线和授时转发单元建立连接；授时转发单元与VDB发射机建立连接；授时转发单元与VDB接收机建立连接；VDB发射机、VDB接收机均与射频组件建立连接；射频组件和VDB天线建立连接，本申请高集成度、设备便携可携带，方便不同场景的应用，而且实现对多频点、多星座的监视。

Description

一种III类GBAS地基增强系统便携式地面设备

技术领域

本申请涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种III类GBAS地基增强系统便携式地面设备。

背景技术

中国民用航空广泛使用的陆基仪表着陆系统，虽然其经济、可靠，但对于高原地区、地形复杂、气候条件复杂的机场它难以保障其运行。为此，中国民用航空大力发展以地基增强系统（GBAS）为代表的卫星导航技术，为机场附近的GNSS信号提供精度和完好性增强服务，满足精度、完好性、连续性和可用性的要求，在机场空域将GNSS差分效正值和完好性监测数据广播给准备着陆进场的航空器，精确定位，保障机场的精密进近和着陆引导。

但是，现有的GBAS地基增强系统地面设备冗余度高，固定地点设置，不能用于随机试验或其它应用场景，且只支持GPS，不支持BDS、GLONASS和GALILEO。

实用新型内容

本实用新型实施例通过提供一种III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，解决了现有技术中GBAS地基增强系统地面设备冗余度高，固定地点设置，不能用于随机试验或其他应用场景，且只支持GPS，不支持BDS、GLONASS和GALILEO的问题，实现了标准化、模块化、高集成度的特点、设备便携可携带，在试验或其它应用场景中实现起来更加方便，而且实现对多频点、多星座（GPS、BDS、GLONASS和GALILEO）系统的监视以及相应差分校正数据的生成和完好性过程。

本实用新型实施例提供了一种III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，包括：

一体化采集箱，至少包括一个GNSS接收机、一个GNSS接收天线和电源，用于接收并处理GNSS卫星的导航电文；

地面数据处理机，用于对所述一体化采集箱处理后的GNSS导航电文进行完好性监测和差分修正量的计算，生成GBAS广播数据；

GNSS授时天线，用于接收GNSS卫星发射的载波信号，将卫星时间实时传输到授时转发单元；

授时转发单元，用于将接收到的所述GNSS授时天线的卫星时间传递给整个GBAS地面设备；

VDB发射机，用于将所述地面数据处理机处理的GBAS广播数据通过VDB天线传输给空中航空器/飞行器；

VDB天线，用于将VDB发射机播发的所述GBAS广播数据转换为空间信号，发送给航空器/飞行器；

VDB接收机，用于接收回传的所述GBAS广播数据；

射频组件，用于所述VDB发射机和VDB接收机之间的射频信号回馈以及将所述GBAS广播数据传输到VDB天线；

网络交换机，用于地面数据处理机、授时转发单元和监控维护终端之间的数据交互；

监控维护终端，用于管理和配置地基增强系统便携式地面设备。

在一种可能的实现方式中，所述便携式地面设备包括第一设备和第二设备；所述第一设备设置在便携式机柜内，所述便携式机柜设置在室内或者室外，所述第一设备包括所述地面数据处理机、所述授时转发单元、所述VDB发射机、所述VDB接收机、所述网络交换机和所述射频组件；

所述第二设备包括一个VDB天线、一个所述GNSS授时天线和多个一体化采集箱，与多个所述采集箱数量对应的所述GNSS接收天线，所述第二设备设置在室外。

在一种可能的实现方式中，所述GNSS接收机和所述电源位于所述一体化采集箱内部，所述GNSS接收天线位于所述一体化采集箱的上方。

在一种可能的实现方式中，所述一体化采集箱至少包括三个，所述一体化采集箱分别与所述地面数据处理机通过串口线缆建立连接。

在一种可能的实现方式中，所述地面数据处理机与所述网络交换机通过网络线缆建立连接，所述地面数据处理机与所述一体化采集箱通过串口线缆建立连接，所述地面数据处理机与所述授时转发单元通过PPS线缆建立连接。

在一种可能的实现方式中，所述授时转发单元与所述GNSS授时天线通过同轴线缆建立连接，所述授时转发单元与所述VDB发射机通过串口线缆建立连接，所述授时转发单元和所述VDB接收机通过串口线缆建立连接，所述授时转发单元与所述网络交换机通过网络线缆建立连接，所述授时转发单元与地面数据处理机通过PPS线缆建立连接。

在一种可能的实现方式中，所述射频组件与VDB发射机通过同轴线缆建立连接，所述射频组件与VDB接收机通过同轴线缆建立连接，所述射频组件通过同轴线缆与VDB天线建立连接。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例通过采用了先设置一体化采集箱，一体化采集箱便于移动且便于适用不同的应用场景，一体化采集箱内主要用于接收采集的GNSS卫星导航电文，一体化采集箱内的GNSS接收天线，是支持多频点、多星座接收的，且GNSS接收机也要具备能够处理多频点、多星座的能力具体是接收GNSS卫星信号解析为导航数据，一体化采集箱内的GNSS接收机通过计算卫星信号的发送时刻和接收时刻的时间差乘以光速从而得到伪距观测值，一体化采集箱将得到的伪距观测值和导航电文一起打包输送给地面数据处理机，用于对一体化采集箱处理后的所述GNSS导航电文进行完好性监测和差分修正量的计算，生成GBAS广播数据，该监测和差分修正量的计算采用领域内公知的计算方法，地面数据处理机接收一体化采集箱处理后的GNSS导航电文，进行完好性监测和差分修正量的计算，生成GBAS广播数据，对GNSS导航电文的可用性进行预测，同时，地面数据处理机还负责显示和播发整个地面设备状态，记录运行数据和日志，是整个地面设备的数据交互处理中心和用户交互中心，VDB发射机主要用来向外部播发地面数据处理机生成的GBAS广播数据等数据信息，VDB接收机将播发的GBAS广播数据进行回传。播发的GBAS广播数据是发给航空器的，回传的GBAS广播数据是验证回传的数据是否正确，播发GBAS广播数据是通过VDB天线来播发的；通过射频组件，将回传的数据传递给VDB接收机，再通过VDB接收机传递给授时转发单元，并通过授时转发单元再传输到地面数据处理机中进行闭环监测，如果数据准确则继续进行传输，如果数据有问题则进行报警，网络交换机作为整个设备的网络支持，监控维护终端用于GBAS地面设备的工作状态进行监测，同时实现对系统工作参数的设置。本实用新型实施例有效解决了GBAS地基增强系统地面设备冗余度高，固定地点设置，不能用于随机试验或其它场景的应用，且只支持GPS，不支持BDS、GLONASS和GALILEO的问题，进而实现了标准化、模块化、高集成度的特点、设备便携可携带，适用于不同的应用场景，实际应用中更加方便，而且实现对多频点、多星座（GPS、BDS、GLONASS和GALILEO）系统的监视以及相应差分校正数据的生成和完好性过程。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的III类GBAS地基增强系统便携式地面设备的信号传输示意图；

图2为本实用新型实施例提供的便携式机柜示意图。

附图标记：1-地面数据处理机；2-授时转发单元；3-VDB发射机；4-VDB接收机；5-便携式机柜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，如图1和图2所示，包括一体化采集箱，一体化采集箱至少包括一个GNSS接收机、一个GNSS接收天线和电源，用于接收并处理GNSS卫星的导航电文；

地面数据处理机1，用于对一体化采集箱处理后的GNSS导航电文进行完好性监测和差分修正量的计算，生成GBAS广播数据；

GNSS授时天线，用于接收GNSS卫星发射的载波信号，将卫星时间实时传输到授时转发单元2；

授时转发单元2，用于将接收到的GNSS授时天线的卫星时间传递给整个地面设备；

VDB发射机3，用于将地面数据处理机1处理的GBAS广播数据通过VDB天线传输给空中航空器/飞行器；

VDB天线，用于将VDB发射机3播发的GBAS广播数据转换为空间信号，发送给航空器/飞行器；

VDB接收机4，用于接收回传的GBAS广播数据；

射频组件，用于VDB发射机3和VDB接收机4之间的射频信号回馈以及将GBAS广播数据传输到VDB天线；

网络交换机，用于地面数据处理机1、授时转发单元2和监控维护终端之间的数据交互；

监控维护终端，用于管理和配置地基增强系统便携式地面设备。

通过上述方案，采用了先设置一体化采集箱，一体化采集箱便于移动且便于适用不同的应用场景，一体化采集箱内主要用于接收采集的GNSS卫星导航电文，一体化采集箱内设有一个GNSS接收机、GNSS接收天线和电源，其中GNSS接收天线可以支持多频点和多星座的接收，而且GNSS接收机也要具备能够处理多频点、多星座的能力；GNSS接收机从空中接收卫星信号解析为导航数据，通过计算卫星信号的发送时刻和接收时刻的时间差乘以光速，从而得到伪距观测值，GNSS接收机将得到的导航电文和伪观测值进行打包封装输出，发送给地面数据处理机1，地面数据处理机1使用GNSS接收机输出的导航电文计算卫星的位置，通过计算与GNSS接收机基准位置间的距离，从而得到GNSS接收天线与卫星之间的距离（真距），与GNSS接收机输出的卫星伪距做差，并通过完好性处理过程最终得到卫星伪距的矫正值，地面数据处理机1用于对处理后的GNSS导航数据和观测数据进行完好性监测和差分修正量的计算，生成GBAS广播数据，导航数据是卫星的星历和历书等数据，地面数据处理机1再通过VDB发射机3将伪距矫正值、完好性参数、地面信息以及FAS数据（跑道的相关信息，如跑道编号、进近穿越跑道入口点的高度、下滑角、跑道入口的航线宽度和LTP/FTP经度、LTP/FTP纬度、LTP/FTP高度）等GBAS广播数据发送至空中，通过射频组件，VDB接收机4还接收回传的GBAS广播数据，判断GBAS广播数据的是否正确，并将结果反馈给授时转发单元2，通过授时转发单元2再反馈给地面数据处理机1进行闭环监测。

其中，地面数据处理机1是便携式III类GBAS地面设备的核心之一，是系统最重要的差分和完好性数据处理中心，提供电文信息给VDB发射机3，由VDB发射机3向航空器广播差分和完好性数据、机载定位时需要用到的GBAS站的参考位置、机场进近航径数据，同时是GBAS系统的数据交换中心和服务器。

网络交换机用于实现整个系统的网络连接，监控维护终端，用于管理和配置地基增强系统便携式地面设备；本实用新型实施例有效解决了GBAS地基增强系统地面设备冗余度高，固定地点设置，不能用于随机试验和其它应用场景，且只支持GPS，不支持BDS、GLONASS和GALILEO的问题，进而实现了标准化、模块化、高集成度的特点、设备便携可携带，不同应用场景中实现起来更加方便，而且实现对多频点、多星座（GPS、BDS、GLONASS和GALILEO）系统的监视以及相应差分校正数据的生成和完好性过程，可以提供III类地基增强服务，使得机场覆盖空域范围内的配置相应机载设备的航空器/飞行器获得到达III类精密进近（CAT III）甚至更高精密进近、着陆引导服务，保障III类GBAS地基增强系统地面设备与卫星导航机载多模式接收机的联合调试，能够支持GBAS GAST-D/F的飞行场景的验证。需要说明的是，本实用新型实施例中涉及到的现有技术中的软件应用或者其他内容均可以参照RTCA DO-253、RTCA DO-246标准规范。

可选的，便携式地面设备包括第一设备和第二设备；第一设备设置在便携式机柜5内，便携式机柜5设置在室内或者室外，参照图2所示，第一设备包括地面数据处理机1、授时转发单元2、VDB发射机3、VDB接收机4、网络交换机和射频组件(说明：地面数据处理机1、授时转发单元2、VDB发射机3、VDB接收机4安装于便携式机柜5的前面板；网络交换机和射频组件安装在便携式地面设备的后面板)；便携式机柜5一般设置在室内，但是如果不是特殊的恶劣天气，便携式机柜5也可以放置在室外，其中便携式机柜5中的射频组件又包括一个定向耦合器和两个衰减器，定向耦合器可用于信号的隔离、分离和混合,如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试，衰减器使得功率减少，因为VDB发射机3发射出来的功率较大，要经过射频组件的衰减器，使得功率减少一定的值之后才能给VDB接收机4。

第二设备包括一个VDB天线、一个GNSS授时天线和多个一体化采集箱，与多个所述一体化采集箱数量对应的GNSS接收天线，第二设备设置在室外。而第二设备设置在室外可以增强信号的覆盖面，从而增强信号的发射和接收。

可选的，GNSS接收机和电源位于一体化采集箱内部，GNSS接收天线位于一体化采集箱的上方。

可选的，一体化采集箱至少包括三个，一体化采集箱分别与地面数据处理机1通过串口线缆建立连接。本实用进行实施例选用四个一体化采集箱，每个一体化的GNSS接收机对GNSS接收天线采集的GNSS导航电文进行处理，将具有时间标记的GNSS导航电文传输到地面数据处理机1中进行深层次的处理；因为导航电文中除了包含星历、历书之外，还有采集频率的信息，例如，接收机设置2Hz的接收频率，那么每0.5s接收机就会生成一组具有时间标记的GNSS导航电文。

可选的，地面数据处理机1与网络交换机通过网络线缆建立连接，地面数据处理机1与一体化采集箱通过串口线缆建立连接，地面数据处理机1与授时转发单元2通过PPS线缆建立连接，增强数据传输的稳定性。

可选的，授时转发单元2与GNSS授时天线通过同轴线缆建立连接，授时转发单元2与VDB发射机3通过串口线缆建立连接，授时转发单元2和VDB接收机4通过串口线缆建立连接，授时转发单元2与网络交换机通过网络线缆建立连接，授时转发单元2与地面数据处理机1通过PPS线缆建立连接。

可选的，射频组件与VDB发射机3通过同轴线缆建立连接，射频组件与VDB接收机4通过同轴线缆建立连接，射频组件通过同轴线缆与VDB天线建立连接。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，其特征在于，包括：

一体化采集箱，至少包括一个GNSS接收机、一个GNSS接收天线和一个持续供电电源，用于接收并处理GNSS卫星的导航电文；

地面数据处理机，用于对所述一体化采集箱处理后的GNSS导航电文进行完好性监测和差分修正量的计算，生成GBAS广播数据；

GNSS授时天线，用于接收GNSS卫星发射的载波信号，将卫星时间实时传输到授时转发单元；

授时转发单元，用于将接收到的所述GNSS授时天线的卫星时间传递给整个GBAS地面设备；

VDB发射机，用于将所述地面数据处理机处理的GBAS广播数据通过VDB天线传输给空中的航空器/飞行器；

VDB天线，用于将VDB发射机播发的所述GBAS广播数据转换为空间信号，发送给航空器/飞行器；

VDB接收机，用于接收回传的所述GBAS广播数据；

射频组件，用于所述VDB发射机和VDB接收机之间的射频信号回馈以及将所述GBAS广播数据传输到VDB天线；

网络交换机，用于地面数据处理机、授时转发单元和监控维护终端之间的数据交互；

监控维护终端，用于管理和配置地基增强系统便携式地面设备。

2.根据权利要求1所述的III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，其特征在于，所述便携式地面设备包括第一设备和第二设备；

所述第一设备设置在便携式机柜内，所述便携式机柜设置在室内或者室外，所述第一设备包括所述地面数据处理机、所述授时转发单元、所述VDB发射机、所述VDB接收机、所述网络交换机和所述射频组件；

所述第二设备包括一个VDB天线、一个所述GNSS授时天线和多个一体化采集箱，与多个所述一体化采集箱数量对应的所述GNSS接收天线，所述第二设备设置在室外。

3.根据权利要求1所述的III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，其特征在于，所述GNSS接收机和所述电源位于所述一体化采集箱内部，所述GNSS接收天线位于所述一体化采集箱的上方。

4.根据权利要求1所述的III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，其特征在于，所述一体化采集箱至少包括三个，所述一体化采集箱分别与所述地面数据处理机通过串口线缆建立连接。

5.根据权利要求1所述的III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，其特征在于，所述地面数据处理机与所述网络交换机通过网络线缆建立连接，所述地面数据处理机与所述一体化采集箱通过串口线缆建立连接，所述地面数据处理机与所述授时转发单元通过PPS线缆建立连接。

6.根据权利要求1所述的III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，其特征在于，所述授时转发单元与所述GNSS授时天线通过同轴线缆建立连接，所述授时转发单元与所述VDB发射机通过串口线缆建立连接，所述授时转发单元和所述VDB接收机通过串口线缆建立连接，所述授时转发单元与所述网络交换机通过网络线缆建立连接，所述授时转发单元与地面数据处理机通过PPS线缆建立连接。

7.根据权利要求1所述的III类GBAS地基增强系统便携式地面设备，其特征在于，所述射频组件与VDB发射机通过同轴线缆建立连接，所述射频组件与VDB接收机通过同轴线缆建立连接，所述射频组件通过同轴线缆与VDB天线建立连接。

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