[发明专利]基于北斗短报文和4G通信模式的北斗自主导航的方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于北斗短报文和4G通信模式的北斗自主导航的方法,属于空中交通管制之通用航空应用技术领域。

背景技术

目前，传统的现有技术通常采用二次雷达和ADS(Automatic Dependent Surveillance，自动相关监视)等技术对低空空域进行监视以解决低空航空器的“看不见(超视距不能识别)”的问题，采用二次雷达的现有技术的缺点是雷达覆盖范围低、机动性差；而采用ADS技术来解决现有空管雷达覆盖不到的对低空空域的监视又需要建立地面站，这将极大地增加成本同时又不能实现对低空航空器进行有效地监视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的基于北斗短报文和4G通信模式的北斗自主导航的方法，本发明针对低空航空器目标小、机动性高、自主性强、难以准确掌握飞行动态的问题，结合中国低空飞行特点，综合考虑技术成熟度、建设成本等方面的因素，兼容基于1090ES通信的ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，广播式自动相关监视)、雷达监视技术，在特殊环境和局部地区以北斗短消息、4G、集群通信为补充的技术体制，建立了北斗/GPS多源定位、北斗短消息/4G多模通信的ADS-C(Automatic Dependent Surveillance-Contract,合约式自动相关监视)模式的低空自主导航及运营监视体系。

本发明基于航空电信网并有效地解决了航空器监视等信息在多种数据链地面站覆盖域移动、切换等技术问题，同时，本发明也很好地解决了空对空、空对地和地对地之间的数据交换的技术问题。

本发明的基于北斗短报文和4G通信模式的北斗自主导航的方法的硬件系统主要由机载端设备和地面端设备组成；所述机载端设备包括北斗型机载设备和具备4G通信服务的电子飞行服务包；所述地面端设备包括北斗指挥型用户机和加装4G通信模块的地面低空飞行运行监视系统。

本发明的基于北斗短报文和4G通信模式的北斗自主导航的方法的基本原理是：在低空飞行过程中，北斗型机载设备或电子飞行服务包实时获取飞机当前的位置、速度、时间等信息并根据地面系统的要求以ADS-C报文的形式下发；同时，地面低空飞行运行监视系统接收来自其他系统的空域态势信息，并将目标飞机周边的其它飞机的情况编码处理后，通过北斗指挥型用户机或4G通信设备以短报文的方式传送给北斗型机载设备或电子飞行服务包，以实现精确、实时的机间相关态势感知；对于北斗通信模式，北斗型机载设备或电子飞行服务包综合显示目视飞行电子航图、自身位置、周边态势等信息，具有支持用户自定义导航路线、提供偏航告警、冲突告警、自动生成飞行记录等功能。

本发明的方法的具体步骤如下：

(1)机载端设备利用北斗定位导航系统获取飞机的位置、速度、时间点等导航定位信息，将这些定位导航信息打包成ADS-C标准信息，通过北斗短报文通信或者4G移动通信发送到地面低空飞行运行监视系统；

(2)地面低空飞行运行监视系统汇集其他飞机的ADS-C，同时引接外部雷达信息和ADS-B信息，实现综合空情监视；并将相应机载端设备的周边空情态势打包成ADS-C信息发送到机载端设备；

(3)机载端设备对周边态势处理显示，并进行飞行安全相关处理和警示提示；

(4)机载端设备对于飞行冲突、区域冲突、航油缺少、通信故障、被劫持等应急报告信息均通过北斗短报文通信或者4G移动通信发送到地面低空飞行运行监视系统，为地面提供安全飞行指挥依据；

(5)地面低空飞行运行监视系统对于收集的飞行情报、气象情报信息经过筛查后，向机载端设备发送指挥信息，为飞行人员提供安全飞行参考依据；

(6)此外，机载端设备和地面低空飞行运行监视系统根据飞行、指挥需要可以通过发送各类实时交互信息，为飞行任务实施和飞行安全管控提供参考依据。

本发明的优点如下：

(1)能够对低空航空器的信息进行管理和维护，能够存储低空航空器的基本信息和动态信息，能够接收低空航空器的位置登记和注销请求。

(2)能够接收北斗型机载设备发送的定位信息，通过显示高可用的低空航图，实现飞行辅助导航功能，便于飞行员了解自身位置。能够提供多种实用工具，如导航/监视模式切换、位引/速引计算、距离环等等，辅助用户进行导航。在闯入禁区、跨越空域、飞越高压线地区、同其他飞机间隔较近等情况下，主动向飞行人员发送警示信息。