Ads-b系統(tǒng)發(fā)射鏈路的信號(hào)處理方法及實(shí)施裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空管技術(shù)監(jiān)視領(lǐng)域，具體是ADS-B系統(tǒng)發(fā)射鏈路的信號(hào)處理方法及實(shí)施裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B系統(tǒng))是ICAO在新航行系統(tǒng)中所推薦的一種新興航行監(jiān)視技術(shù)，是空管監(jiān)視領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性技術(shù)。廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B系統(tǒng))采用全向廣播方式播發(fā)空對(duì)空、空對(duì)地報(bào)告，由飛機(jī)自動(dòng)向周圍的飛機(jī)、車輛和地面接收裝置發(fā)射自身的位置、狀態(tài)、事件等信息，實(shí)現(xiàn)空空目標(biāo)相互監(jiān)視，空地目標(biāo)監(jiān)視，完成監(jiān)視、導(dǎo)航功能。空中飛機(jī)可自動(dòng)識(shí)別相互位置及狀態(tài)，保持間隔，地面ATC可對(duì)終端和航路飛行的飛機(jī)實(shí)施監(jiān)控指揮，對(duì)機(jī)場(chǎng)地面活動(dòng)的飛機(jī)、車輛間保持安全間隔，起到地面監(jiān)視作用。ADS-B主要實(shí)施空對(duì)空監(jiān)視，一般情況下，只需機(jī)載電子設(shè)備(GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)瞻l(fā)機(jī)及其天線、駕駛艙沖突信息顯示器CDTI)，不需要任何地面輔助設(shè)備即可完成監(jiān)視、導(dǎo)航功能，裝備了 ADS-B的飛機(jī)可通過(guò)數(shù)據(jù)鏈廣播其自身的精確位置和其它數(shù)據(jù)(如速度、高度、編號(hào)等監(jiān)視信息及飛機(jī)是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降等狀態(tài)信息或事件驅(qū)動(dòng)信息等)。ADS-B接收機(jī)能與空管監(jiān)視系統(tǒng)、其它飛機(jī)的機(jī)載ADS-B結(jié)合起來(lái)，在空地、空空都能提供精確、實(shí)時(shí)的沖突信息。與傳統(tǒng)雷達(dá)不同，ADS-B系統(tǒng)可在低空和地面工作，因此，能用來(lái)監(jiān)控滑行道和跑道上的沖突情況、信息，并能有效地在偏遠(yuǎn)地區(qū)或山區(qū)的雷達(dá)無(wú)法覆蓋或受限制的地區(qū)使用。ADS-B能同時(shí)向機(jī)組和管制員提供實(shí)時(shí)信息，機(jī)組和管制員就能在第一時(shí)間“看到”同樣的信息。
[0003]然而，現(xiàn)有ADS-B發(fā)射系統(tǒng)信號(hào)處理過(guò)程繁瑣，系統(tǒng)延時(shí)大，這會(huì)影響ADS-B發(fā)射系統(tǒng)信號(hào)穩(wěn)定性及可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種ADS-B系統(tǒng)發(fā)射鏈路的信號(hào)處理方法，其能簡(jiǎn)化信號(hào)處理過(guò)程，減小系統(tǒng)延時(shí)，進(jìn)而能提高ADS-B發(fā)射系統(tǒng)信號(hào)穩(wěn)定性及可靠性。本發(fā)明還提供了上述ADS-B系統(tǒng)發(fā)射鏈路的信號(hào)處理方法的實(shí)施裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述問(wèn)題主要通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)=ADS-B系統(tǒng)發(fā)射鏈路的信號(hào)處理方法，包括以下步驟:
步驟A、對(duì)ADS-B系統(tǒng)目標(biāo)信息及相關(guān)配置信息進(jìn)行初始化處理，并對(duì)ADS-B主機(jī)設(shè)備與ADS-B控制盒之間交互通信的端口進(jìn)行初始化處理；
步驟B、創(chuàng)建系統(tǒng)任務(wù)，其中，創(chuàng)建的系統(tǒng)任務(wù)包括ADS-B控制盒消息任務(wù)和ADS-B發(fā)射鏈路層消息處理任務(wù)；
步驟C、執(zhí)行ADS-B控制盒消息任務(wù):將ADS-B控制盒進(jìn)行初始化處理，并將ADS-B控制盒獲取的飛行目標(biāo)配置信息、目標(biāo)高度信息及設(shè)備溫度信息傳輸給ADS-B主機(jī)設(shè)備；步驟D、執(zhí)行ADS-B發(fā)射鏈路層消息處理任務(wù):將ADS-B鏈路層處理需求的消息數(shù)據(jù)、任務(wù)進(jìn)行初始化操作，再提取和處理各類待發(fā)射消息，并將提取處理后的各類信息按照ADS-B鏈路層處理規(guī)范進(jìn)行消息融合后傳輸給發(fā)射任務(wù)管理器；
步驟E、將ADS-B控制盒傳輸給ADS-B主機(jī)設(shè)備的信息和發(fā)射任務(wù)管理器的消息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，數(shù)據(jù)整合后形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)格式的ADS-B消息；
步驟F、將ADS-B消息發(fā)送到ADS-B系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備控制的發(fā)送模塊；
步驟G、將發(fā)送模塊ADS-B消息數(shù)據(jù)進(jìn)行BPSK編碼調(diào)制；
步驟H、將編碼調(diào)制后的ADS-B基帶消息送至射頻鏈路，經(jīng)上變頻和脈沖位置調(diào)制至1090MHz的射頻信號(hào)，再經(jīng)功率變換后送至天線廣播出去。其中，BPSK編碼為二進(jìn)制相位反轉(zhuǎn)編碼，對(duì)發(fā)送模塊ADS-B消息進(jìn)行BPSK編碼調(diào)制，能增強(qiáng)消息傳輸過(guò)程的抗干擾性和穩(wěn)定性；將發(fā)送至射頻鏈路的消息經(jīng)上變頻和功率變換，能進(jìn)一步增加ADS-B消息在信道傳輸中的抗干擾能力。
[0006]進(jìn)一步的，所述步驟C中獲取的飛行目標(biāo)配置信息包括VFR碼設(shè)置、ICAO地址設(shè)置、航班號(hào)設(shè)置、最大速度設(shè)置、飛行器類別設(shè)置、飛機(jī)長(zhǎng)度寬度設(shè)置及GPS數(shù)據(jù)源選擇；所述步驟D中提取和處理的待發(fā)射信息包括目標(biāo)位置、速度、高度、身份及狀態(tài)及事件驅(qū)動(dòng)信息；所述步驟E的數(shù)據(jù)融合包括目標(biāo)身份狀態(tài)信息、消息TYPE類型設(shè)置、經(jīng)緯度信息CPR編碼、速度信息編碼、氣壓高度數(shù)據(jù)編碼及CRC校驗(yàn)位編碼。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟C還包括在ADS-B控制盒進(jìn)行初始化處理后由ADS-B控制盒發(fā)送與ADS-B主機(jī)設(shè)備的建鏈消息，在ADS-B控制盒收到返回的建鏈消息后再將獲取的信息傳輸給ADS-B主機(jī)設(shè)備。其中，ADS-B控制盒向ADS-B主機(jī)設(shè)備發(fā)送建鏈消息，以檢測(cè)ADS-B控制盒和ADS-B主機(jī)的上電、加載接口通信是否正常，保證通信的可靠性和穩(wěn)定性。
[0008]進(jìn)一步的，所述步驟B中獲取的配置信息包括本機(jī)設(shè)備和通過(guò)航空總線獲取機(jī)載其它傳感器的相關(guān)配置信息，ADS-B控制盒通過(guò)氣壓高度傳感器獲取目標(biāo)高度信息，通過(guò)溫度傳感器獲取設(shè)備溫度信息。本發(fā)明通過(guò)航空總線獲取機(jī)載其它傳感器的相關(guān)配置信息，能克服現(xiàn)有ADS-B系統(tǒng)傳感器接口單一不與外部設(shè)備共享的缺點(diǎn)，同時(shí)能兼容機(jī)載其它傳感器信號(hào)的輸入和共享。
[0009]進(jìn)一步的，所述步驟C中ADS-B控制盒獲取的信息按照ADS-B報(bào)表格式生成相關(guān)數(shù)據(jù)后再傳輸給ADS-B主機(jī)設(shè)備。如此，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，能縮短處理等待的空閑時(shí)間，進(jìn)而能減少獲取需要發(fā)送的各種信息的時(shí)間，方便實(shí)時(shí)處理和減少系統(tǒng)延時(shí)。
[0010]進(jìn)一步的，所述步驟D還包括在初始化操作后根據(jù)各類消息發(fā)射任務(wù)的優(yōu)先級(jí)更新速率要求設(shè)置仲裁器和定時(shí)器，然后再采用仲裁定時(shí)機(jī)制實(shí)時(shí)的提取和處理各類待發(fā)射消息。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置仲裁器和定時(shí)器，能夠有效縮短系統(tǒng)處理延時(shí)，克服系統(tǒng)處理延時(shí)大的問(wèn)題。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟E在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合之前還包括以下步驟:
步驟E.1、讀取配置信息，按照配置信息的指令，完成串口或航空429總線的初始化，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航數(shù)據(jù)源的選擇；
步驟E.2、根據(jù)處理發(fā)送的消息類型，設(shè)置消息的延時(shí)；
步驟E.3、檢測(cè)數(shù)據(jù)更新，若有數(shù)據(jù)更新，則開始編碼信息，若無(wú)數(shù)據(jù)更新，則繼續(xù)延時(shí)，其中，數(shù)據(jù)更新處理是通過(guò)定時(shí)器定時(shí)的將更新數(shù)據(jù)的TTL值減1，當(dāng)TTL值為O時(shí)，就表示在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到更新的數(shù)據(jù)，此時(shí)要清除該數(shù)據(jù)，防止編碼錯(cuò)誤信息。其中，ADS-B系統(tǒng)在具體設(shè)置時(shí)應(yīng)具備設(shè)置為接收外界GPS數(shù)據(jù)源或者設(shè)置為接收機(jī)載其它導(dǎo)航數(shù)據(jù)源，ADS-B系統(tǒng)還應(yīng)具備存儲(chǔ)配置信息的存儲(chǔ)芯片。因ADS-B系統(tǒng)要發(fā)送多種類型的消息，各種消息發(fā)送的時(shí)間間隔也各不相同，如空中位置信息的時(shí)間間隔為0.4-0.6s，飛機(jī)身份與類型消息的時(shí)間間隔為4.8-5.2s，如此，本發(fā)明在處理發(fā)送不同類型的消息時(shí)，設(shè)置不同消息的延時(shí)。ADS-B系統(tǒng)的主要任務(wù)是時(shí)時(shí)廣播自己的飛行狀態(tài)，本發(fā)明在沒有數(shù)據(jù)可用時(shí)，即不能表示自己的飛行狀態(tài)時(shí)，停止廣播相應(yīng)消息，如此，能防止對(duì)其它設(shè)備廣播的數(shù)據(jù)造成干擾。本發(fā)明更新處理是為了防止系統(tǒng)將過(guò)時(shí)的信息融合到消息中，發(fā)送出錯(cuò)誤的飛行狀態(tài)信息，消息發(fā)送處理中的檢查是否有更新就是查看此處的TTL值是否為O。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟G中按基于S模式1090MHz ES數(shù)據(jù)鏈的ADS-B消息格式對(duì)相應(yīng)消息數(shù)據(jù)進(jìn)行BPSK編碼調(diào)制，在應(yīng)答數(shù)據(jù)塊前8us的0us、l.0us,3.5us、4.5us處添加持續(xù)寬度為0.5us的脈沖信號(hào)構(gòu)成應(yīng)答報(bào)頭，并和應(yīng)答數(shù)據(jù)塊整合成完整的ADS-B基帶消息。
[0013]實(shí)施上述ADS-B系統(tǒng)發(fā)射鏈路的信號(hào)處理方法的裝置，包括ADS-B控制盒和ADS-B主機(jī)設(shè)備，所述ADS-B主機(jī)設(shè)備包括ADS-B發(fā)射裝置和信號(hào)發(fā)射模塊，其中:
ADS-B控制盒用于對(duì)發(fā)射的ADS-B目標(biāo)信息進(jìn)行初始化配置，配置處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并經(jīng)融合編碼后形成標(biāo)準(zhǔn)格式ADS-B消息傳輸至ADS-B發(fā)射裝置；
ADS-B發(fā)射裝置用于接收ADS-B控制盒發(fā)射的目標(biāo)待發(fā)射信息，結(jié)合其它傳感器傳送的相關(guān)信息，經(jīng)過(guò)提取、判斷、融合之后，進(jìn)行基帶編碼和調(diào)制后，送至信號(hào)發(fā)射模塊；
信號(hào)發(fā)射模塊用于將基帶調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行變頻、放大后至天線發(fā)射出去，其中，ADS-B消息即以S模式1090MHz ES數(shù)據(jù)鏈格式廣播出去。其中，ADS-B控制盒配置的信息包括目標(biāo)的氣壓高度數(shù)據(jù)，目標(biāo)飛機(jī)ICAO地址、目標(biāo)飛行ID數(shù)據(jù)和輔助信息；ADS-B發(fā)射裝置接收到的信息主要包括位置、速度、事件狀態(tài)信息。
[0014]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:(1)本發(fā)明的處理方法應(yīng)用時(shí)結(jié)合系統(tǒng)初始化配置的目標(biāo)信息，通過(guò)收集飛行目標(biāo)的各類傳感器信息，然后對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行判斷、分析、融合及編碼調(diào)制處理，最終廣播發(fā)射出去，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)視、導(dǎo)航功能，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)能減少信息處理量，能減小系統(tǒng)延時(shí)，簡(jiǎn)化信號(hào)處理過(guò)程，并能提高ADS-B發(fā)射系統(tǒng)信號(hào)穩(wěn)定性和可靠性。
[0015](2)本發(fā)明實(shí)行層次化、架構(gòu)化處理方法以及利用實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)和并行多任務(wù)并發(fā)操作的處理方式，相較以前串行處理方法(一級(jí)處理完成再處理下一級(jí)任務(wù)方法)，顯得結(jié)構(gòu)更加清晰，處理更加快捷和方便；系統(tǒng)處理延時(shí)由以前的800us提高到現(xiàn)在的200us，縮短了系統(tǒng)延時(shí)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的總體流程圖；
圖2為圖1中ADS-B控制盒消息處理任務(wù)流程圖；
圖3為圖1中ADS-B發(fā)射鏈路層消息處理任務(wù)流程圖；
圖4為圖1中ADS-B系統(tǒng)發(fā)送任務(wù)處理流程圖；
圖5是基于S模式1090MHz ES數(shù)據(jù)鏈的ADS-B消息格式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0018]實(shí)施例:
如圖1所示，ADS-B系統(tǒng)發(fā)射鏈路的信號(hào)處理方法，包括依次進(jìn)行的以下步驟:步驟1、ADS-B目標(biāo)信息初始化；步驟2、端口初始化；步驟3、創(chuàng)建并執(zhí)行ADS-B控制盒消息任務(wù)和ADS-B發(fā)射鏈路層消息處理任務(wù)；步驟4、執(zhí)行ADS-B消息發(fā)送任務(wù)；步驟5、BPSK編碼調(diào)制；步驟6、將編碼調(diào)制后的ADS-B消息送至射頻鏈路并經(jīng)處理后送至天線廣播出去。
[0019]本實(shí)施例中步驟I的具體操作步驟為:對(duì)ADS-B系統(tǒng)目標(biāo)信息及相關(guān)配置信息進(jìn)行初始化處理。步驟2的具體操作步驟為:對(duì)ADS-B主機(jī)設(shè)備與ADS-B控制盒之間交互通信的端口進(jìn)行初始化處理。
[0020]如圖2所示，本實(shí)施例執(zhí)行ADS-B控制盒消息任務(wù)具體包括以下步驟:步驟31.1