航空监视系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种航空监视系统及方法，该系统包括，天基站、地基站和多个机载站，其中，天基站包括至少两颗卫星，每颗卫星用于接收广播消息；天基站分别与机载站和地基站通信连接，卫星用于发送定位消息；机载站用于接收至少两颗卫星发送的定位消息，并根据至少两颗卫星发送的定位消息确定机载站的位置信息，并将机载站的位置信息发送给地基站；地基站用于接收多个机载站分别发送的机载站的位置信息，根据多个机载站的位置信息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，本发明提供的航空监视系统，提高了对机载站的监控精度。
【专利说明】
航空监视系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及空中交通安全技术领域，尤其涉及一种航空监视系统及方法。
【背景技术】
[0002]航空监视技术一直是军民航空领域关注的热点，通常采用雷达系统对飞机进行监视以提高飞机运行的安全性，但是，随着飞机性能的不断提高，军民航空领域出现了以下新的特点:飞行单元数量大、密度高、种类多、速度快、随机性强;监视要求范围广、精度高、稳定性好。这些特点对航空监视提出了更高的要求。而雷达系统由于空域覆盖范围不足，且难以直接获得飞机的计划航线、速度等态势数据，已经远远不能够满足航空监视的要求。
[0003]现有技术中，采用具有广播式自动相关监视(Automatic DependentSurve i I lance Broadcast，简称ADS-B)接收机的飞机将自身的位置、速度等消息周期性地对外广播，地基站接收到飞机的广播消息，并根据该广播消息生成交通态势图返回给飞机，飞机根据交通态势图进行实时监控处理。
[0004]但是，现有技术中，飞机自身的位置信息是基于全球导航卫星系统(GlobalNavigat1n Satellite System，简称，GNSS)获得的，由于GNSS获取的飞机的位置信息存在误差，从而导致地基站对飞机监控的精度降低。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种航空监视系统及方法，用于解决现有技术中飞机监控精度低下的问题。
[0006]本发明第一方面提供一种航空监视系统包括:
[0007]天基站、地基站和多个机载站，其中，所述天基站包括至少两颗卫星，每颗所述卫星用于接收广播消息；
[0008]所述天基站分别与所述机载站和所述地基站通信连接；
[0009]所述卫星用于发送定位消息，其中，所述定位消息包括所述卫星的位置信息、时间信息和标识信息；
[0010]所述机载站用于接收所述至少两颗卫星发送的所述定位消息，并根据所述至少两颗卫星发送的所述定位消息确定所述机载站的位置信息，并将所述机载站的位置信息发送给所述地基站；
[0011 ]所述地基站用于接收所述多个机载站分别发送的所述机载站的位置信息，根据多个所述机载站的位置信息生成交通态势图，并将所述交通态势图发送给所述多个机载站，其中，所述交通态势图中包括所述多个机载站的位置信息。
[0012]本发明第二方面提供一种航空监视方法，所述方法应用于航空监视系统，所述航空监视系统包括:天基站、地基站和多个机载站，其中，所述天基站包括至少两颗卫星，所述方法包括:
[0013]机载站接收至少两颗卫星发送的定位消息，其中，定位消息包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息；
[0014]机载站根据所述至少两颗卫星发送的所述定位消息确定所述机载站的位置信息；
[0015]机载站将所述机载站的位置信息发送给地基站，以供所述地基站根据多个所述机载站的位置信息生成交通态势图，并将所述交通态势图发送给所述多个机载站，其中，所述交通态势图中包括所述多个机载站的位置信息。
[0016]本发明提供的航空监视系统及方法，该系统包括，天基站、地基站和多个机载站，其中，天基站包括至少两颗卫星，每颗卫星用于接收广播消息;天基站分别与机载站和地基站通信连接，这样，卫星可以周期发送定位消息，其中，定位消息包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息，机载站通过接收至少两颗卫星发送的定位消息，并根据至少两颗卫星发送的定位消息确定机载站的位置信息，提高了机载站的位置信息精度，并将该机载站的位置信息发送给地基站，使得地基站根据接收到的多个机载站分别发送的机载站的位置信息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，其中，交通态势图中包括多个机载站的位置信息，从而提高了交通态势图的精确度，进一步提高了地基站对机载站的监控精度。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明提供的航空监视系统实施例一的结构示意图；
[0019]图2为本发明提供的航空监视方法实施例一的流程图；
[0020]图3为本发明提供的航空监视方法实施例二的流程图；
[0021 ]图4为本发明提供的航空监视方法实施例三的流程图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]图1为本发明提供的航空监视系统实施例一的结构示意图，如图1所示，该航空监视系统包括:天基站1、地基站3和多个机载站，其中，天基站I包括至少两颗卫星，每颗卫星用于接收广播消息。
[0024]天基I分别与机载站和地基站3通信连接。
[0025]在本实施例中，举例说明，如图1所示，该系统中包括M个机载站和N颗卫星，分别为第一机载站21，第二机载站22，第三机载站23，....，第M机载站24，第一卫星11，第二卫星12，第三卫星13，....，第N卫星14，其中为大于等于2的正整数。此外，通常机载站安装于飞机端。
[0026]需要说明的是，卫星所接收的广播消息包括其他卫星发送的广播消息以及机载站发送的广播消息，例如，第一卫星11可以接收到第二卫星12、第一机载站21以及第二机载站22发送的广播消息。
[0027]其中，卫星用于发送定位消息，其中，定位消息包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息。
[0028]需要说明的是，每一颗卫星唯一对应一个标识信息。
[0029]在本实施例中，第一卫星11，第二卫星12，第三卫星13，....，第N卫星14分别以周期Tl广播自身的定位消息，其中，Tl为正整数，例如，第一卫星11能够收到第二卫星12广播的定位消息，但收不到其他卫星广播的定位消息。第二卫星12同时能收到第一卫星11和第三卫星13的定位消息，但收不到其他卫星广播的定位消息，这样卫星之间经过交换广播信息之后，第一卫星11可以获得自身的定位消息、第二卫星12的定位消息以及第三卫星13的定位消息，并将自身的定位消息、第二卫星12的定位消息以及第三卫星13的定位消息发送机载站，即第一卫星11发送的定位消息中包括自身的定位消息、第二卫星12的定位消息以及第三卫星的定位消息。
[0030]机载站用于接收至少两颗卫星发送的定位消息，并根据至少两颗卫星发送的定位消息确定机载站的位置信息，并将机载站的位置信息发送给地基站3。
[0031]在本实施例中，具体地，机载站以周期T2通过L频段接收至少两颗卫星发送的定位消息，并通过L频段实时将机载站的位置信息发送给地基站3，其中，T2为正整数，且T2大于等于Tl，L频段为IGHz到2GHz，这样可以通过调整T2的值以控制机载站接收至少两颗卫星发送的定位消息的频率。
[0032]此外，机载站可以将该机载站的位置信息广播给天基站I，由天基站I中接收到该机载站的位置信息的卫星将机载站的位置信息转发给地基站3，或者，机载站也可以直接将自身的位置信息发送给地基站3，但并不以此为限。
[0033]地基站3用于接收多个机载站分别发送的机载站的位置信息，根据多个机载站的位置信息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，其中，交通态势图中包括多个机载站的位置信息。
[0034]在本实施例提供的系统中包括，天基站、地基站和多个机载站，其中，天基站包括至少两颗卫星，每颗卫星用于接收广播消息；天基站分别与机载站和地基站通信连接，这样，卫星可以周期发送定位消息，其中，定位消息包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息，机载站通过接收至少两颗卫星发送的定位消息，并根据至少两颗卫星发送的定位消息确定机载站的位置信息，提高了机载站的位置信息精度，并将该机载站的位置信息发送给地基站，使得地基站根据接收到的多个机载站分别发送的机载站的位置信息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，其中，交通态势图中包括多个机载站的位置信息，从而提高了交通态势图的精确度，进一步提高了地基站对机载站的监控精度。
[0035]进一步地，在上述实施例的基础上，本发明提供的航空监视系统的实施例二中，卫星搭载有广播式自动相关监视ADS-B接收机，卫星通过ADS-B接收机发送定位消息，这样，卫星可以通过广播的方式发送定位消息。
[0036]在本实例中，具体地，定位消息中携带有ADS-B报文，其中，ADS_B报文中包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息。
[0037]进一步地，在上述实施例的基础上，本发明提供的航空监视系统的实施例三中，机载站，对至少两颗卫星发送的定位消息进行滤波融合处理，获取机载站的位置信息，这样，提高了机载站的位置信息的精确度。
[0038]在本实施例中，对至少两颗卫星发送的定位消息进行滤波融合处理具体为，机载站采用卡尔曼滤波系统，根据该机载站第k-Ι时刻接收到的至少两颗卫星发送的定位消息获取第k时刻机载站的位置信息，其中，k为大于等于I的正整数。
[0039]此外，机载站，还用于广播机载站的飞行参数和业务消息。
[0040]相应的，天基站中接收到机载站的位置信息、飞行参数和业务消息的卫星，将机载站的位置信息、飞行参数和业务消息转发给地基站，这样，地基站可以根据多个基站站发送的位置信息、飞行参数和业务消息生成交通态势图，实现对机载站的全面监控。
[0041]需要说明的是，飞行参数包括机载站所在的飞机的飞行速度、航向等参数，业务消息可以包括语音业务消息和数据业务消息。
[0042]图2为本发明提供的航空监视方法实施例一的流程图，如图2所示，该方法应用于航空监视系统，该航空监视系统包括:天基站、地基站和多个机载站，其中，天基站包括至少两颗卫星，方法包括:
[0043]步骤101、机载站接收至少两颗卫星发送的定位消息，其中，定位消息包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息。
[0044]步骤102、机载站根据至少两颗卫星发送的定位消息确定该机载站的位置信息。
[0045]步骤103、机载站将该机载站的位置信息发送给地基站，以供地基站根据多个机载站的位置信息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，其中，交通态势图中包括多个机载站的位置信息。
[0046]在本实施例中，机载站通过接收至少两颗卫星发送的定位消息，并根据至少两颗卫星发送的定位消息确定机载站的位置信息，提高了机载站的位置信息精度，并将该机载站的位置信息发送给地基站，以供地基站根据多个机载站的位置信息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，从而提高了交通态势图的精确度，进一步提高了地基站对机载站的监控精度。
[0047]进一步地，机载站接收至少两颗卫星发送的定位消息，具体为:
[0048]机载站接收至少两颗卫星搭载的广播式自动相关监视ADS-B接收机发送的定位消息，这样，卫星可以通过广播的方式发送定位消息。
[0049]图3为本发明提供的航空监视方法实施例二的流程图，如图3所示，该方法包括:
[0050]步骤201、机载站接收至少两颗卫星发送的定位消息，其中，定位消息包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息。
[0051]步骤202、机载站对至少两颗卫星发送的定位消息进行滤波融合处理，获取该机载站的位置信息。
[0052]步骤203、机载站将该机载站的位置信息发送给地基站，以供地基站根据多个机载站的位置信息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，其中，交通态势图中包括多个机载站的位置信息。
[0053]在本实施例中，机载站通过对至少两颗卫星发送的定位消息进行滤波融合处理，获取机载站的位置信息，提高了机载站位置信息的精度。
[0054]图4为本发明提供的航空监视方法实施例三的流程图，如图4所示，该方法包括:
[0055]步骤301、机载站接收至少两颗卫星发送的定位消息，其中，定位消息包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息。
[0056]步骤302、机载站根据至少两颗卫星发送的定位消息确定该机载站的位置信息。
[0057]步骤303、机载站将该机载站的位置信息、飞行参数和业务消息发送给地基站，以供地基站根据多个机载站的位置信息、飞行参数和业务消息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，其中，交通态势图中包括多个机载站的位置信息、飞行参数和业务消息。
[0058]具体地，机载站将机载站的位置信息、飞行参数和业务消息广播给天基站，以供天基站中接收到机载站的位置信息、飞行参数和业务消息的卫星将机载站的位置信息、飞行参数和业务消息发给地基站。
[0059 ]在本实施例中，机载站将该机载站的位置信息、飞行参数和业务消息发送给地基站，以供地基站根据多个机载站的位置信息、飞行参数和业务消息生成交通态势图，并将交通态势图发送给多个机载站，其中，交通态势图中包括多个机载站的位置信息、飞行参数和业务消息，这样可以实现对机载站的全面监控。
[0060]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各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发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种航空监视系统，其特征在于，包括:天基站、地基站和多个机载站，其中，所述天基站包括至少两颗卫星，每颗所述卫星用于接收广播消息； 所述天基站分别与所述机载站和所述地基站通信连接； 所述卫星用于发送定位消息，其中，所述定位消息包括所述卫星的位置信息、时间信息和标识信息； 所述机载站用于接收所述至少两颗卫星发送的所述定位消息，并根据所述至少两颗卫星发送的所述定位消息确定所述机载站的位置信息，并将所述机载站的位置信息发送给所述地基站； 所述地基站用于接收所述多个机载站分别发送的所述机载站的位置信息，根据多个所述机载站的位置信息生成交通态势图，并将所述交通态势图发送给所述多个机载站，其中，所述交通态势图中包括所述多个机载站的位置信息。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述卫星搭载有广播式自动相关监视ADS-B接收机，所述卫星通过所述ADS-B接收机发送定位消息。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述机载站根据所述至少两颗卫星发送的所述定位消息确定机载站的位置信息，包括: 所述机载站，对所述至少两颗卫星发送的所述定位消息进行滤波融合处理，获取所述机载站的位置信息。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机载站，用于将所述机载站的位置信息发送给地基站，具体为: 所述机载站将所述机载站的位置信息广播给所述天基站，由所述天基站中接收到所述机载站的位置信息的卫星将所述机载站的位置信息转发给所述地基站。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机载站，还用于广播所述机载站的飞行参数和业务消息； 所述天基站中接收到所述机载站的飞行参数和业务消息的卫星，将所述机载站的飞行参数和业务消息转发给所述地基站。6.—种航空监视方法，其特征在于，所述方法应用于航空监视系统，所述航空监视系统包括:天基站、地基站和多个机载站，其中，所述天基站包括至少两颗卫星，所述方法包括: 机载站接收至少两颗卫星发送的定位消息，其中，定位消息包括卫星的位置信息、时间信息和标识信息； 机载站根据所述至少两颗卫星发送的所述定位消息确定所述机载站的位置信息； 机载站将所述机载站的位置信息发送给地基站，以供所述地基站根据多个所述机载站的位置信息生成交通态势图，并将所述交通态势图发送给所述多个机载站，其中，所述交通态势图中包括所述多个机载站的位置信息。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述机载站接收至少两颗卫星发送的定位消息，具体为: 所述机载站接收至少两颗卫星搭载的广播式自动相关监视ADS-B接收机发送的定位消息。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述机载站根据所述至少两颗卫星发送的所述定位消息确定所述机载站的位置信息，包括: 所述机载站对所述至少两颗卫星发送的所述定位消息进行滤波融合处理，获取所述机载站的位置信息。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述机载站将所述机载站的位置信息发送给地基站，具体为: 所述机载站将所述机载站的位置信息广播给所述天基站，以供所述天基站中接收到所述机载站的位置信息的卫星将所述机载站的位置信息转发给所述地基站。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括: 所述机载站广播所述机载站的飞行参数和业务消息，以供所述天基站中接收到所述机载站的飞行参数和业务消息的卫星将所述机载站的飞行参数和业务消息转发给所述地基站。
【文档编号】G01S19/03GK105842709SQ201610151175
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】张学军, 刘洋
【申请人】北京航空航天大学