本发明涉及飞机飞行状态监控系统，具体是一种通过民航空地宽带通信系统进行大量飞行数据的采集和不间断连续传输的飞机飞行实时状态监控系统。
背景技术：
：近年来发生了多起大型飞机失联失控的事件，如马航mh370航班失联以及德翼航空航班失控撞山事件。这些都反映了现有飞机飞行实时监控技术还存在较大缺陷，地面控制中心不能实时掌握飞机详细动态信息，也没有技术手段去主动发现存在的安全风险。而且飞行数据记录器（即黑匣子）用于事故调查，技术上属于事后分析技术。如果事故飞机找不到黑匣子，就不能对事故原因进行全面的分析和还原。法航447航班飞机在历时两年之后才在深海海底找到黑匣子，仅搜寻费用就达到3000万美元。而mh370航班飞机的黑匣子到现在还没有找到。现有飞机飞行状态实时监控技术、以及飞行数据记录系统的功能和性能均不能满足当前航空运营人对飞行数据实时应用的更高要求，并且存在以下主要不足之处：1.现有飞机飞行状态的监控基于窄带通信（例如acars）而实现，其无法实时采集并传输海量的飞机、发动机详细状态数据；这是因为，a.基于acars的飞机飞行状态监控系统的报文数据容量很小，每个报文仅有100到200个字符且发送完成需要6～15秒，b.基于acars的飞机飞行状态监控系统采用vhf数据链，最高速率仅有31.5kbps；2.现有飞机飞行数据记录系统（fdr）只能在飞机落地后，通过地面专用设备才能有效获取数据；若发生飞机失联或飞行事故后，一旦出现找不到黑匣子的情况，就不能及时进行事故调查，事故原因可能成为悬案。综上所述，现有飞机飞行状态监控技术、以及fdr系统事故调查技术所存在的技术不足，使得其无法对飞机飞行状态进行实时地连续不间断监控，这也就无法对飞机飞行事故或飞机失联事件进行及时、准确地分析和掌握。技术实现要素：本发明的技术目的在于：针对当前空中飞行的飞机与地面之间的采用窄带无线通信数据链路受限的特殊性，以及现有飞机实时监控技术在数据传输量、通信实时性上的不足，提供一种能够连续不间断的实时监控空中飞机详细状态的、基于atg技术的飞机飞行实时状态监控系统。本发明实现其技术目的所采用的技术方案是，一种基于atg技术的飞机飞行实时状态监控系统，所述监控系统包括：-机载数据采集器，所述机载数据采集器通过转接插头连接在飞机fdr系统的采集点上，所述机载数据采集器用作采集飞机在飞行过程中的实时飞行数据并打包转发；-机载atg收发机，所述机载atg收发机与地面基站以空地无线宽带方式进行交互通信，所述机载atg收发机配有机载服务器，该机载服务器通过以太网接收机载数据采集器转发的数据包，且机载服务器用于对数据包进行实时编码处理；所述机载atg收发机将编码数据流实时传输给地面；-地面基站，所述地面基站与机载atg收发机以空中无线通信方式进行宽带数据交互，所述地面基站包括安装在电信服务商铁塔上的地面天线和电信服务商站址内的基带设备；-地面核心网，所述地面核心网的服务器与各地面基站之间通过地面光纤专线进行数据交互，地面核心网用于对接入网络的机载atg收发机进行用户鉴权管理和业务资源调度；-实时监控管理平台，所述实时监控管理平台经网络端口与地面核心网的服务器之间通过地面专线进行数据交互，所述实时监控管理平台将地面核心网转发的实时飞行数据在地面进行译码恢复为工程值，并进行实时显示和存储处理。作为优选方案之一，所述飞机fdr系统的采集点为飞行数据记录器插座处的信号线。作为优选方案之一，所述转接插头以机载同规格的矩形插头和22号线，按fdr系统信号线路设计制作而成，所述转接插头的arinc429数据采集线为双芯屏蔽线、离散量采集线为单芯屏蔽线、电源线为20号线。作为优选方案之一，所述机载数据采集器所采集的飞行数据来源于6路arinc429航空数字总线信号、3路模拟量信号和22路离散信号；其中，6路arinc429航空数字总线信号中的第1路信号源为adc-85a、第2路信号源为ahc-3000a、第3路信号源为ioc-4110、第4路信号源为dcu-5010、第5路信号源为左eec、第6路信号源为右eec。作为优选方案之一，所述机载数据采集器主要由电源组合模块、中央处理机组合模块、输入接口组合模块、数字量接口组合模块、母板组合模块和防雷接口组合模块组合而成，所述中央处理机组合模块采用mpc8280中央处理机组合模块。进一步的，所述机载数据采集器具有铸造结构机箱，所述机箱具有上、下盖板和机箱主体，所述上、下盖板和机箱主体的接缝处、以及机箱的开孔处分别以导电橡胶填充。作为优选方案之一，所述飞行数据包括但不限于飞机的姿态、航向、大气数据参数、发动机参数、舵面偏角。作为优选方案之一，所述实时监控管理平台具有包括如下功能模块：--发动机数据显示模块，所述发动机数据显示模块用于实时显示飞机左/右发动机的实时运行参数；--大气数据显示模块，所述大气数据显示模块用于实时显示飞机当前所处大气环境的参数；--姿态航向数据显示模块，所述姿态航向数据显示模块用于实时显示飞机当前飞行姿态及航向的飞行参数；--综合航电输入输出接口数据显示模块，所述综合航电输入输出接口数据显示模块用于实时显示飞机综合航电的当前输入输出接口的数据；--数据集中组件显示模块，所述数据集中组件显示模块用于显示飞机电气电子系统参数及故障警告字；--开关数据显示模块，所述开关数据显示模块用于显示包括起落架收上或放下状态、通信发射或未发射状态、自动驾驶仪接通或未接通在内的离散开关量信号；--舵面偏角显示模块，所述舵面偏角显示模块用于实时显示飞机舵面偏角的当前参数。作为优选方案之一，所述实时监控管理平台与地面核心网的服务器之间以ip协议进行数据交互。本发明的有益技术效果是：上述监控系统基于已成熟的atg技术-即民航空地无线宽带通信技术而实现，其通过机载数据采集器有效地接入飞机飞行数据记录系统，每秒采集一组数据，每组数据包含113个飞行参数，机载数据采集器将所采集的飞行数据通过atg空地宽带通信技术不间断地连续传输到地面，网络延迟不超过100毫秒，地面基站和地面核心网的服务器通过数据接收、传输和处理，并通过地面的实时监控管理平台进行显示，实现对飞机的详细飞行状态进行连续不间断地实时监控。由此可见，本发明具备地面控制中心连续掌握飞机实际运行状态的能力，使控制中心及时发现飞机出现的异常状态成为可能，降低飞机可能出现的失联风险。附图说明图1是本发明的系统构成框图。具体实施方式本发明涉及飞机飞行状态监控系统，具体是一种基于atg技术的飞机飞行实时状态监控系统。下面以国产运输飞机-新舟ma600为例，结合说明书附图-即图1对本发明的技术内容进行详细、清楚地说明。参见图1所示，本发明包括机载数据采集器、机载atg收发机、地面基站、地面核心网和实时监控管理平台。其中，机载数据采集器主要由电源组合模块、中央处理机组合模块、输入接口组合模块、数字量接口组合模块、母板组合模块和防雷接口组合模块等组合而成，中央处理机组合模块采用mpc8280中央处理机组合模块。该机载数据采集器具有铸造结构机箱，机箱具有上、下盖板和机箱主体，上、下盖板和机箱主体的接缝处、以及机箱的开孔处分别以导电橡胶填充，以增加机箱的电磁屏蔽效果；电源组合模块、数字量接口组合模块、输入接口组合模块和防雷接口组合模块与机箱之间采用锁紧块锁紧，且它们与母板组合模块之间采用矩型连接器连接，中央处理机组合模块使用螺钉和板间连接器固定在数字量接口组合模块上，母板组合模块采用螺钉固定在机箱上。机载数据采集器的基本性能是电压28v，功耗不超过10w，按适航规范rtca/do-254，do-160g,do-178b设计。机载数据采集器通过转接插头连接在飞机航电系统到飞行数据记录器间的采集点上。具体的，机载数据采集器的采集点为fdr系统插座处的数据线，以此对飞行数据记录系统的数据实现采集；转接插头以机载同规格的矩形插头和22号线，按fdr系统线路设计制作而成，该转接插头的arinc429数据采集线为双芯屏蔽线、离散量采集线为单芯屏蔽线、电源线为20号线。机载数据采集器用作采集飞机在飞行过程中的实时飞行数据，机载数据采集器所采集的飞行数据来源于6路arinc429航空数字总线信号、3路模拟量信号和22路离散信号；其中，6路arinc429航空数字总线信号中的第1路信号源为adc-85a、第2路信号源为ahc-3000a、第3路信号源为ioc-4110、第4路信号源为dcu-5010、第5路信号源为左eec、第6路信号源为右eec。飞行数据包括但不限于飞机的姿态、航向、大气数据参数、发动机参数、舵面偏角。机载atg收发机与地面基站以空地无线宽带方式进行交互通信，具体交互通信性能是，下行（空中到地面）达到30mbps，上行（地面到空中）达到15mbps，网络延迟不超过100毫秒。机载atg收发机配有机载服务器，该机载服务器通过以太网接收机载数据采集器转发的数据包，且机载服务器用于对接收到的数据包进行实时编码处理。机载atg收发机将编码数据流实时传输给地面。地面基站与机载atg收发机以空中无线通信方式进行宽带数据交互。地面基站包括安装在电信服务商铁塔上的地面天线和电信服务商站址内的基带设备。地面核心网的服务器与各地面基站之间通过地面光纤专线进行数据交互，地面核心网用于对接入网络的机载atg收发机进行用户鉴权管理和业务资源调度。实时监控管理平台经网络端口与地面核心网的服务器之间以ip协议进行数据交互。实时监控管理平台将地面核心网转发的实时飞行数据在地面进行译码恢复为工程值，每秒刷新一组数据进行实时显示和存储处理。具体的，实时监控管理平台具有包括如下功能模块：--发动机数据显示模块，该发动机数据显示模块用于实时显示飞机左/右发动机的实时运行参数；--大气数据显示模块，该大气数据显示模块用于实时显示飞机当前所处大气环境的参数；--姿态航向数据显示模块，该姿态航向数据显示模块用于实时显示飞机当前飞行姿态及航向的飞行参数；--综合航电输入输出接口数据显示模块，该综合航电输入输出接口数据显示模块用于实时显示飞机综合航电的当前输入输出接口的数据；--数据集中组件显示模块，该数据集中组件显示模块用于显示飞机电气电子系统参数及故障警告字；--开关数据显示模块，该开关数据显示模块用于显示包括起落架收上或放下状态、通信发射或未发射状态、自动驾驶仪接通或未接通等在内的离散开关量信号；--舵面偏角显示模块，该舵面偏角显示模块用于实时显示飞机舵面偏角的当前参数。在上述技术方案中，机载数据采集器接入飞机fdr系统必须基于飞机系统安全性及适航性，满足安全性、可达性、可操作、便于施工等要求。对于连接ma600飞机fdr系统的arinc429数据信号线，源端是综合航电系统机匣及电子部件转接盒（位于驾驶舱电子设备舱），到达端是fdr。在上述技术方案中，飞行数据采集范围的确定是，由于ma600飞机机载飞行数据记录系统的所有数据分为arinc429数据、模拟量数据和开关量三种，共有181个。若采集全部fdr飞行数据会使采集器的硬件研制进度延长，并增加研制难度，不利于按研究计划实现打通飞行数据空地通道的研究任务。经分析，fdr系统中有6路arinc429的来源含有32个数据，而其他6路包含了149个数据，同时这6路信号包含飞行关键数据，包括大气数据、姿态航向数据、发动机参数等等，因此，确定数据采集范围时，选择以下飞行数据更具有代表性，能够覆盖实时监控所需主要参数，见表1所示。表1飞行数据采集范围确定要采集的6路arinc429线路描述信号源备注第1路adc-85a1号和2号大气数据计算机adc（p2插座），通过7f开关进行切换。第2路ahc-3000a左姿态航向计算机ahc,1号计算机第3路ioc-4110综合航电系统，左输入输出组件ioc,1号计算机第4路dcu-5010飞机数据采集器，dcu第5路左eec发动机电子控制组件（左侧）第6路右eec发动机电子控制组件（右侧）本发明以国产运输飞机为例，其将机载数据采集技术与民航空地无线宽带通信技术-即atg技术进行有效地集成，从而基于即atg技术连续传输飞行数据的飞行实时状态监控，突破了现有飞机监控技术断续传输、信息容量低、通信间隔长的瓶颈，具有信息容量大（所获取的数据包括飞机姿态航向、实时位置、发动机等关键参数）、扩展功能多、应用面广、拓展性和适用性优异等特点，对于保证航班正常运行和安全监视具有积极意义，为预防失联及恐袭危机事件发生、实时启动事件调查提供了一种先进技术手段，为该技术在民航安全领域应用打下了良好的技术基础。以上具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述具体技术方案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：本发明依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分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的精神和范围。当前第1页12