基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，包括GPS/北斗導航衛(wèi)星，通用航空器和移動通信網(wǎng)絡運營商；通用航空器上搭載有與GPS/北斗導航衛(wèi)星相連的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器；通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器通過移動通信網(wǎng)絡運營商與空中交通管制服務器相連；空中交通管制服務器分別與民航ATC數(shù)據(jù)庫、報備數(shù)據(jù)庫相連。本實用新型以成熟發(fā)展的移動通信網(wǎng)絡作為地面接收系統(tǒng)，不需要重新建設地面站和雷達系統(tǒng)，費用低廉。
【專利說明】
基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本實用新型涉及通用航空器技術(shù)領域，尤其涉及基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]通用航空器是指從事公共航空運輸以外的航空活動的民用航空器，具有機動靈活、快速高效等特點，其作業(yè)項目覆蓋了農(nóng)、林、牧、漁、工業(yè)、建筑、科研、交通、娛樂等多個行業(yè)。通用航空器可以執(zhí)行航空攝影、醫(yī)療救護、氣象探測、空中巡查、人工降水、海洋監(jiān)測、陸地及海上石油服務、飛機播種、空中施肥等任務，在國民經(jīng)濟中起著非常重要的作用。根據(jù)通用航空器的定義，公務機、私人飛機以及民用無人機都屬于通用航空器范疇。
[0003]近些年來，我國通用航空器的數(shù)量較以往有大幅度的增長。預計未來5年-10年，通用航空飛機數(shù)量的年均增長率將達到30%。隨著科技的進步，民用無人機的發(fā)展迅猛，并不斷走向?qū)嵱没?。由于民用無人機實用費用低廉且對地面設施的依賴較小，因此航空攝影、空中巡查、空中施肥等通用航空項目已經(jīng)越來越多的由民用無人機來執(zhí)行。業(yè)內(nèi)人士指出，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，公務飛行、商用飛行、空中游覽、私人駕照培訓、無人機航空攝影、空中巡查、空中施肥等通用航空項目，正受到越來越多人的青睞，具有巨大的市場需求。這必然導致為之提供服務的領域呈現(xiàn)快速發(fā)展的局面。
[0004]然而在空中管制方面存在的問題亟待解決。目前，我國的民航管制手段主要以雷達管制為主。使用的雷達種類為一次監(jiān)視雷達和二次監(jiān)視雷達。一次監(jiān)視雷達發(fā)射的一小部分無線電脈沖被目標反射回來并由該雷達收回加以處理和顯示，在顯示器上只顯示一個亮點而無其他數(shù)據(jù)。二次監(jiān)視雷達是一種把已測到的目標與一種以應答機形式相配合設備協(xié)調(diào)起來的雷達系統(tǒng)，能在顯示器上顯示出標牌、符號、編號、航班號、高度和運行軌跡等及特殊編號。雷達管制的覆蓋區(qū)域有限而且設備費用較高，主要布置在重要地區(qū)、繁忙的機場和航班沿線地區(qū)，無法完全覆蓋所有區(qū)域，尚存在大量的監(jiān)控盲區(qū)。
[0005]ADS-B(自動相關(guān)信息監(jiān)視播報系統(tǒng))技術(shù)用于空中交通管制，可以在無法部署航管雷達的大陸地區(qū)為航空器提供優(yōu)于雷達間隔標準的虛擬雷達管制服務;在雷達覆蓋地區(qū)，即使不增加雷達設備也能以較低代價增強雷達系統(tǒng)監(jiān)視能力，提高航路乃至終端區(qū)的飛行容量。ADS-B技術(shù)引進我國并不晚，然而ADS-B通信頻率在我國是使用受限的頻率，使其發(fā)展緩慢。地面接收系統(tǒng)無法構(gòu)成有效的管控覆蓋。
[0006]近年來，我國通用航空飛行數(shù)量“井噴”式的增長，特別是在城市附近活動的低速低空輕型飛機和民用無人機的飛行活動對公眾安全造成了威脅。急需一種可以針對通用航空器，特別是低速低空輕型飛機和民用無人機進行飛行狀態(tài)監(jiān)視的系統(tǒng)出現(xiàn)。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]針對上述問題中存在的不足之處，本實用新型提供基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，包括GPS/北斗導航衛(wèi)星，至少一個通用航空器，移動通信網(wǎng)絡運營商，空中交通管制服務器，民航ATC數(shù)據(jù)庫和報備數(shù)據(jù)庫；
[0009]每個所述通用航空器上搭載有通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器，所述通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器與所述GPS/北斗導航衛(wèi)星相連;所述通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器通過所述移動通信網(wǎng)絡運營商與所述空中交通管制服務器相連;所述空中交通管制服務器分別與所述民航ATC數(shù)據(jù)庫、報備數(shù)據(jù)庫相連。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述通用航空器上還搭載有移動終端，所述移動終端通過所述移動通信網(wǎng)絡運營商與所述空中交通管制服務器相連。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，所述通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器包括GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機、氣壓高度表、MEMS慣導設備、微控制器、移動通信收發(fā)器、存儲器、外部通信接口和電源管理模塊及備用電池；
[0012]所述GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機、氣壓高度表、MEMS慣導設備、移動通信收發(fā)器、存儲器、外部通信接口和電源管理模塊及備用電池分別與所述微控制器相連，所述GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機與所述GPS/北斗導航衛(wèi)星相連，所述移動通信收發(fā)器與所述移動通信網(wǎng)絡運營商相連，所述外部通信接口與外部機載設備相連。
[0013]作為本實用新型的進一步改進，所述移動通信網(wǎng)絡運營商包括運營商服務器和基站/無線路由器，所述基站/無線路由器分別與所述移動終端、移動通信收發(fā)器相連；
[0014]所述運營商服務器分別與所述基站/無線路由器、空中交通管制服務器相連。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為:
[0016]本實用新型公開的基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，以成熟發(fā)展的移動通信網(wǎng)絡作為地面接收系統(tǒng)，不需要重新建設地面站和雷達系統(tǒng)，費用低廉;空中交通管制服務器與民航ATC數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)資源共享，便于統(tǒng)一進行航空交通管制；空域交通情勢圖等信息通過廣播發(fā)布，信息公開透明，方便各領域使用;通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，適于大面積推廣。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型一種實施例公開的基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)的框架圖；
[0018]圖2為本實用新型一種實施例公開的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器的框架圖。
[0019]圖中:
[0020]1、GPS/北斗導航衛(wèi)星；2、通用航空器;20、通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器；200、GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機;201、氣壓高度表;202、MEMS慣導設備；203、微控制器;204、移動通信收發(fā)器;205、存儲器;206、外部通信接口 ； 207、電源管理模塊及備用電池;21、飛行員；22、移動終端;3、移動通信網(wǎng)絡運營商;30、基站/無線路由器;31、運營商服務器;4、空中交通管制服務器;5、民航ATC數(shù)據(jù)庫;6、報備數(shù)據(jù)庫。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022]本實用新型以移動通信網(wǎng)絡為基礎，提出一種基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，以解決針對通用航空器，特別是低速低空輕型飛機和民用無人機飛行狀態(tài)監(jiān)視空缺的問題。
[0023]相較于ADS-B地面系統(tǒng)，我國的移動通信網(wǎng)絡的覆蓋率非常高，而且其基站設置密集度的分布特點是以城市為中心擴散分別的。同時，低空低速輕型飛機及民用無人機的飛行活動活躍區(qū)域也是以城市為中心分別的;兩者的密集度分布特征是對應的。因此，以移動通信網(wǎng)絡發(fā)展通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)是具有可行性的。
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述:
[0025]實施例1:如圖1-2所示，本實用新型提供一種基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，包括GPS/北斗導航衛(wèi)星I，多個通用航空器2，移動通信網(wǎng)絡運營商3，空中交通管制服務器4，民航ATC數(shù)據(jù)庫5和報備數(shù)據(jù)庫6;
[0026]每個通用航空器2上均搭載有通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20、飛行員21及飛行員21使用的移動終端22;如果通用航空器2是民用無人機，那么，其地面操控員(飛手)與飛行員21具有相同地位，雖然地面操作員(飛手)不隨通用航空器一起飛行，但是地面操作員(飛手)在地面依然可以全權(quán)控制民用無人機作業(yè)。所有通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20與GPS/北斗導航衛(wèi)星I相通信，接收來自GPS/北斗導航衛(wèi)星I的導航數(shù)據(jù)和授時數(shù)據(jù)，用來確定各自通用航空器2此時刻的定位、高度、航向、航速、時間校準等飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0027]通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20包括GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機200、氣壓高度表201、MEMS慣導設備202、微控制器203、移動通信收發(fā)器204、存儲器205、外部通信接口 206和電源管理模塊及備用電池207 ;GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機200、氣壓高度表201、MEMS慣導設備202、移動通信收發(fā)器204、存儲器205和外部通信接口 206分別與微控制器203相連；電源管理模塊及備用電池207為通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20提供穩(wěn)定而持續(xù)的電源供應，即使在沒有外部供電的情況下也可以保證長時間的持續(xù)工作，如果通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20裝載在民用無人機上，當民用無人機遙控通信發(fā)生故障或者機載電源失效時，在電源管理模塊及備用電池207的支持下通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20可以繼續(xù)工作，為該民用無人機某些設備供電，并廣播其定位信息便于對該民用無人機的搜索和回收。
[0028]通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20的工作原理為:GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機200接收來自GPS/北斗導航衛(wèi)星I的導航數(shù)據(jù)和授時數(shù)據(jù)，用來確定各自通用航空器2此時刻的定位、高度、航向、航速、時間校準等飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器203中。為了提高對通用航空器2飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的測量精度或在接收不到GPS/北斗導航衛(wèi)星I的導航數(shù)據(jù)和授時數(shù)據(jù)時依然可以測量飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20還配置了氣壓高度表201、MEMS慣導設備202;在微控制器203的控制下，GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機200、氣壓高度表201和MEMS慣導設備202協(xié)調(diào)工作，為通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20提供持續(xù)的通用航空器2高精度的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。存儲器205內(nèi)存儲有代表本次飛行獲得許可的飛行任務批準密匙，并將飛行任務批準密匙發(fā)送到微控制器203中；其中飛行任務批準密匙是事先使用基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行任務申報審批系統(tǒng)向主管部門進行申報并獲得批準后下發(fā)的。微控制器203通過外部通信接口 206可以與其他外部機載設備或其它通用航空器相連，實現(xiàn)相互通訊;外部通信接口 206可以與通用航空器的導航設備相連接，為導航設備提供備份飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，提高飛行安全性;還可以為導航設備提供由移動通信收發(fā)器204接收到的空域交通情勢信息，以便導航系統(tǒng)在顯示器上顯示空域交通情勢圖。微控制器203通過移動通信收發(fā)器204發(fā)送來自微控制器203的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)和飛行任務批準密匙，同時接收來自移動通信網(wǎng)絡運營商3發(fā)來的數(shù)據(jù)。
[0029]移動通信網(wǎng)絡運營商3包括運營商服務器31和多個基站/無線路由器30，基站/無線路由器30分別與移動終端22、移動通信收發(fā)器204相連;運營商服務器31分別與附近的基站/無線路由器30、空中交通管制服務器4相連。其中:移動通信收發(fā)器204通過基站/無線路由器30、運營商服務器31將飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)和飛行任務批準密匙發(fā)送到空中交通管制服務器4中。
[0030]空中交通管制服務器4與民航ATC數(shù)據(jù)庫5及報備數(shù)據(jù)庫6相聯(lián)通，空中交通管制服務器4將使用通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20的通用航空器的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)與民航ATC數(shù)據(jù)庫5實現(xiàn)信息共享?？罩薪煌ü苤品掌?根據(jù)多個通用航空器2上搭載的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20等發(fā)來的數(shù)據(jù)(飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)和飛行任務批準密匙)、來自民航ATC數(shù)據(jù)庫5中附近航空器的飛行任務及相關(guān)信息、來自報備數(shù)據(jù)庫6中該通用航空器飛行任務的合法性及具體內(nèi)容，通過計算分析，實時繪制出空域交通情勢圖?？罩薪煌ü苤品掌?將實時繪制出的空域交通情勢圖通過移動通信網(wǎng)絡運營商廣播發(fā)布，飛行員21等可以使用各自的移動終端22或者使用通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20接收空域交通情勢圖并獲得附近航空器飛行任務的具體內(nèi)容，實現(xiàn)航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視。其中:從報備數(shù)據(jù)庫6中獲取該通用航空器飛行任務的合法性及具體內(nèi)容的方法為:報備數(shù)據(jù)庫6中存儲有所有通用航空器的飛行任務批準密匙、飛行任務以及飛行相關(guān)信息；空中交通管制服務器4通過接收到的飛行任務批準密匙在報備數(shù)據(jù)庫6中存儲的所有飛行任務批準密匙中進行查詢，從而獲取該飛行任務批準密匙下的飛行任務以及飛行相關(guān)信息，從而獲得該通用航空器飛行任務的合法性及具體內(nèi)容。
[0031]空域交通情勢圖顯示出該空域中活動的所有搭載通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器20的通用航空器以及民航ATC數(shù)據(jù)庫5提供的該空域中活動的航班狀態(tài)信息。飛行員21等可以根據(jù)空域交通情勢圖分析判斷，以規(guī)避危險事件發(fā)生，公眾和相關(guān)部門可以通過接收廣播的方式獲得當時當?shù)氐目沼蚪煌ㄇ閯輬D，以滿足各自的信息需求。
[0032]實施例2:本實用新型還提供一種基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視方法，包括:
[0033]步驟1、通過通用航空器上搭載的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器獲取通用航空器的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)和飛行任務批準密匙；
[0034]步驟2、空中交通管制服務器通過移動通信網(wǎng)絡接收飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)和飛行任務批準密匙；
[0035]步驟3、空中交通管制服務器從民航ATC數(shù)據(jù)庫中獲取附近通用航空器的飛行任務；
[0036]步驟4、空中交通管制服務器通過飛行任務批準密匙從報備數(shù)據(jù)庫中獲取通用航空器的飛行任務；
[0037]步驟5、空中交通管制服務器根據(jù)通用航空器的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)、附近通用航空器的飛行任務、通用航空器的飛行任務，繪制空域交通情勢圖；
[0038]步驟6、空中交通管制服務器將空域交通情勢圖發(fā)給通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器和移動終端，實現(xiàn)通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視。
[0039]本實用新型公開的基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，以成熟發(fā)展的移動通信網(wǎng)絡作為地面接收系統(tǒng)，不需要重新建設地面站和雷達系統(tǒng)，費用低廉;空中交通管制服務器與民航ATC數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)資源共享，便于統(tǒng)一進行航空交通管制；空域交通情勢圖等信息通過廣播發(fā)布，信息公開透明，方便各領域使用;通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，適于大面積推廣。
[0040]以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，包括GPS/北斗導航衛(wèi)星，至少一個通用航空器，移動通信網(wǎng)絡運營商，空中交通管制服務器，民航ATC數(shù)據(jù)庫和報備數(shù)據(jù)庫； 每個所述通用航空器上搭載有通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器，所述通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器與所述GPS/北斗導航衛(wèi)星相連;所述通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器通過所述移動通信網(wǎng)絡運營商與所述空中交通管制服務器相連;所述空中交通管制服務器分別與所述民航ATC數(shù)據(jù)庫、報備數(shù)據(jù)庫相連。2.如權(quán)利要求1所述的基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述通用航空器上還搭載有移動終端，所述移動終端通過所述移動通信網(wǎng)絡運營商與所述空中交通管制服務器相連。3.如權(quán)利要求1所述的基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視器包括GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機、氣壓高度表、MEMS慣導設備、微控制器、移動通信收發(fā)器、存儲器、外部通信接口和電源管理模塊及備用電池； 所述GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機、氣壓高度表、MEMS慣導設備、移動通信收發(fā)器、存儲器、外部通信接口和電源管理模塊及備用電池分別與所述微控制器相連，所述GPS/北斗導航衛(wèi)星接收機與所述GPS/北斗導航衛(wèi)星相連，所述移動通信收發(fā)器與所述移動通信網(wǎng)絡運營商相連，所述外部通信接口與外部機載設備相連。4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的基于移動通信網(wǎng)絡的通用航空器飛行狀態(tài)自動廣播監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，所述移動通信網(wǎng)絡運營商包括運營商服務器和基站/無線路由器，所述基站/無線路由器分別與所述移動終端、移動通信收發(fā)器相連； 所述運營商服務器分別與所述基站/無線路由器、空中交通管制服務器相連。
【文檔編號】G08G5/00GK205665904SQ201620520605
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】羅景琳, 儲瑞忠, 侯洪寧, 申智泉, 廉明, 陳亮, 李英杰, 王志杰
【申請人】北京瀚科瑞杰科技發(fā)展有限公司