一种基于ADS-B技术的无人机空域监视装置和方法与流程

本发明涉及无人机监控，具体涉及一种基于ads-b技术的无人机空域监视装置和方法。

背景技术：

1、20世纪80年代以来，航空技术飞速发展，飞机的飞行速度、载客量和航程均大幅度提高，雷达管制成为民用航空的主要管制手段。广播式自动相关监视(ads-b)技术是利用卫星导航和甚高频数据链技术进行飞机身份、位置、高度等数据信息下行传输的空域监视技术。依靠卫星导航系统来确定自身的位置信息，然后将位置和其他信息通过每秒数次的频率，在固定的频点上通过数据链从飞机上自动广播发出，在有效通信范围内的其它飞机或者地面站都能接收到飞机广播出来的数据，经过处理解析将其在人机界面显示出来。这样不仅实现了地面对飞机的监视，同时也可以实现飞机与飞机之间的互相监视，大大提高了飞行安全。与传统雷达相比，ads-b可以提供更加精确和实时的飞机位置等监视信息，同时ads-b具有建设成本低、维护费用低以及使用寿命长等优点，现已在国内外大量使用，成为空域监视的主要手段。

2、当前我国无人机行业迅猛发展，无人机的运用范围逐渐扩大，被广泛运用于军事、民航、农业、环境监测等领域，如何平衡无人机的自由发展与安全管控之间的关系成为重中之重。

3、虽然针对时常发生的无人机事件颁布了相应的规章，规范管理无人机驾驶员，建立无人机登记注册机制，划设无人机隔离区域，在机场周围建立电子围栏防止无人机进入等。但无人机隔离区域的划设和机场附近电子围栏的建立都是在不知道无人机飞行动态信息的状态下对无人机的飞行范围的限制。相应措施实施后，无人机事件会有减少，但无人机的可飞空域被限制得极其有限，抑制了无人机行业的发展，无法最大化地利用无人机给社会创造更大的价值，需利用现有技术手段，提升对控制空域无人机的监视能力。

4、目前，针对大型飞机/有人机在飞行过程中的交通管制，空管部门可以通过一次监视雷达、二次监视雷达、ads-b等手段监视其飞行状态。而无人机限于起飞重量、能源、经济性等多种因素，多数未安装机载应答机、ads-b等空管设备，不具备“感知-避让”能力。单独利用一次监视雷达，难以及时发现并跟踪体积较小、飞行高度较低的无人机，无法准确获得目标方位、高度、经纬度等信息，导致空域内无人机监视能力大幅降低，难以实现空域内飞行器的空地协同、地地协同的管制指挥。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是无法准确获得目标空域内飞行数据，监视能力弱，目的在于提供一种基于ads-b技术的无人机空域监视装置和方法，通过机载ads-b设备获得无人机的状态、位置监视信息，将监视信息发送到地面ads-b设备进行数据融合处理，在空域管理平台监测无人机空域状态，能够实现对空域内无人机的实时监视，掌握空域空情态势，提高对空域空情突发状态的管理能力，保障空域内无人机的各种任务顺利、安全、有序进行。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明第一方面提供一种基于ads-b技术的无人机空域监视装置，包括相互连接机载ads-b装备、固定管制装备、机动管制装备和空域管理平台；

4、所述机载ads-b装备用于向固定管制装备和机动管制装备发送无人机的飞行信息；

5、所述固定管制装备和机动管制装备用于接收并处理目标空域的航空器广播的ads-b报文和目标空域内的空情信息；

6、所述空域管理平台用于对目标空域内的空情信息进行处理，根据飞行计划与ads-b报文生成空域的使用动态信息。

7、本发明通过机载ads-b设备获得无人机的状态、位置监视信息，将监视信息发送到地面ads-b设备进行数据融合处理，在空域管理平台监测无人机空域状态，能够实现对空域内无人机的实时监视，掌握空域空情态势，提高对空域空情突发状态的管理能力，保障空域内无人机的各种任务顺利、安全、有序进行。

8、进一步的，所述固定管制装备包括话音指挥子系统、ads-b地面站子系统、位置时间管理子系统、数据通信子系统、信息与业务处理子系统。

9、进一步的，所述机动管制装备包括话音指挥子系统、ads-b地面站子系统、位置时间管理子系统、车载子系统、信息与业务处理子系统。

10、进一步的，所述话音指挥子系统用于为固定/机动管制装备提供地－地话音通信和地－空话音通信。

11、进一步的，所述ads-b地面站子系统具体包括ads-b地面站主机、ads-b接收天线和gps接收天线；

12、所述ads-b地面站子系统用于获取无人机广播的ads-b报文，根据ads-b报文提取出无人机的飞行数据，并将飞行数据组装成符合asterix标准的报告，传输到固定/机动管制装备；

13、所述固定/机动管制装备通过将ads-b航迹报告转换为直观的无人机航迹曲线，确定无人机状态参数。

14、进一步的，所述位置时间管理子系统包括北斗导航设备，所述位置时间管理子系统用于对固定/机动管制装备进行定位和时间同步。

15、进一步的，所述数据通信子系统用于进行数据连通。

16、进一步的，所述信息与业务处理子系统用于提供数据处理功能和人机操作界面，进行管制指挥和飞行服务功能，其中，

17、所述管制指挥功能包括态势监视、预警和告警、飞行计划与航迹配对、飞行冲突识别、和航迹一致性监视；

18、所述飞行服务包括航行情报服务、气象情报服务和飞行情报服务。

19、进一步的，所述空域管理平台包括空域规划模块和空域活动管理模块；

20、所述空域规划模块用于空域基础规划、空域调整和限制区划设；

21、所述空域活动管理模块用于飞行区空域设置和空域状态管理。

22、本发明第二方面提供一种应用基于ads-b技术的无人机空域监视装置的监视方法，包括以下具体步骤：

23、获取无人机状态及位置参数；

24、对无人机状态及位置参数进行数据处理，确定目标空域内的无人机飞行态势；

25、根据飞行计划对无人机飞行态势进行监控；

26、当无人机态势变更时，控制无人机变更飞行计划，直至飞行任务结束。

27、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

28、基于ads-b技术的无人机空域监视方法及装置为无人机特定空域飞行提供了传感器和管理手段，实现了对飞行空域内无人机的全监视覆盖，同时可监控周边空域的其他飞机的飞行情况，避免飞行冲突，从而更加有效的利用空域，实现安全飞行。

29、该装置具备空地协同管制能力，实现对控制空域的空情实时监视，能够掌握无人机的飞行状态，了解附近空域飞机的状态信息；同时，可通过装置的通信能力对无人机的飞行控制，实现地空协同管制能力，保证各类无人机的有序安全飞行。该装置具备地面用空协调能力，通过空域管理平台协调各用户用空需求，包括空域规划、空域活动管理、情报接收与处理，飞行计划冲突检测，危险预告警提醒，空域使用计划制定及管理等能力。

技术特征：

1.一种基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，包括相互连接机载ads-b装备、固定管制装备、机动管制装备和空域管理平台；

2.根据权利要求1所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，所述固定管制装备包括话音指挥子系统、ads-b地面站子系统、位置时间管理子系统、数据通信子系统、信息与业务处理子系统。

3.根据权利要求1所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，所述机动管制装备包括话音指挥子系统、ads-b地面站子系统、位置时间管理子系统、车载子系统、信息与业务处理子系统。

4.根据权利要求2或3所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，所述话音指挥子系统用于为固定/机动管制装备提供地－地话音通信和地－空话音通信。

5.根据权利要求2或3所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，所述ads-b地面站子系统具体包括ads-b地面站主机、ads-b接收天线和gps接收天线；

6.根据权利要求2或3所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，所述位置时间管理子系统包括北斗导航设备，所述位置时间管理子系统用于对固定/机动管制装备进行定位和时间同步。

7.根据权利要求2所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，所述数据通信子系统用于进行数据连通。

8.根据权利要求2或3所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，所述信息与业务处理子系统用于提供数据处理功能和人机操作界面，进行管制指挥和飞行服务功能，其中，

9.根据权利要求1所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置，其特征在于，所述空域管理平台包括空域规划模块和空域活动管理模块；

10.一种应用于权利要求1-9任一所述的基于ads-b技术的无人机空域监视装置的监视方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于ADS‑B技术的无人机空域监视装置和方法，包括相互连接机载ADS‑B装备、固定管制装备、机动管制装备和空域管理平台；机载ADS‑B装备用于向固定管制装备和机动管制装备发送无人机的飞行信息；固定管制装备和机动管制装备用于接收并处理目标空域的航空器广播的ADS‑B报文和目标空域内的空情信息；空域管理平台用于对目标空域内的空情信息进行处理，根据飞行计划与ADS‑B报文生成空域的使用动态信息。通过机载ADS‑B设备获得无人机的状态并数据融合处理，在空域管理平台监测无人机空域状态，实现对空域内无人机的实时监视，掌握空域空情态势，提高对空域空情突发状态的管理能力。

技术研发人员：陈昊茹,张伟,胥川桂
受保护的技术使用者：四川九洲空管科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4