[发明专利]通航低空监视系统及方法

说明书

本发明提供一种通航低空监视系统及方法，其中，该通航低空监视系统包括：多模式通航CNS设备、通航地面监视系统以及通航地面服务器；多模式通航CNS设备，用于生成卫星导航监视信号、ADS‑B监视信号以及移动通信监视信息；通航地面监视系统包括：卫星导航地面终端、ADS‑B地面站以及移动通信基站；卫星导航地面终端用于接收、解析并转发卫星导航监视信号，ADS‑B地面站用于接收、解析并转发ADS‑B监视信号，移动通信基站用于接收、解析并转发移动通信监视信息；通航地面服务器用于接收并根据卫星导航监视信号、ADS‑B监视信号以及移动通信监视信息，生成通航航空器综合航迹信息。本发明能提高通航低空监视效果。

技术领域

本发明涉及民用航空领域，尤其涉及一种通航低空监视系统及方法。

背景技术

通用航空（简称通航）业是涵盖短途运输、商务、私人和娱乐飞行、生产作业、应急救援等多种类飞行活动，以及航空器研发制造、市场运营、综合保障服务等诸多领域的全产业链体系，已经被定位为国家战略性新兴产业。低空飞行活动的快速增加，迫切需要增强低空空域监视能力。

长期以来，“飞不起来、飞不顺畅”困扰着我国通用航空业，其重要原因在于低空空域的运行管理和低空飞行服务保障体系缺乏有效的技术手段或系统装备实现低空通航飞行活动的有效监视。究其原因，主要有以下方面：

第一，通用航空飞行与运输航空飞行差异极大。运输航空飞行活动在固定的航路航线，地面有完善的空管监视网络，运输飞机有先进的且满足国际统一规范要求的机载通信导航监视设备。随着我国运输飞机ADS-B机载设备的强制加装，空管系统地面ADS-B监视网络、监视雷达的协同，已经实现了运输航空飞行全流程的地空监视。飞行员与管制员的协同联动，以及运输飞机机载空中防撞设备（TCAS）的使用，又确保了空域中运输飞机之间的安全间隔。

而通航飞行活动种类繁多，任务复杂，作业区域广泛。通航飞行，既有沿着航路航线或穿越航路航线的通航飞行活动，也有在城市上空、荒漠区、无人区、陆地与海洋交界区等环境的通航低空飞行活动。执行通航作业任务时，飞行高度一般在3000米以下。现有的监视系统及监视网络，无法实现对通航飞行活动的有效监视。

第二，对航空器飞行活动的有效监视，是一个涉及到卫星导航、机载设备和地面设备的空天地一体化运行的问题。通用航空器种类复杂，既有沿航路航线执行商务飞行的昂贵的公务机，其机载设备性能先进，与运输飞行相比也功能性能相当，甚至更有优势；也有执行农林作业、航空喷洒、空中巡查、人工降雨、电力巡线等作业任务无固定航路航线的通航飞机，包含直升机、固定翼，航空器种类繁多、机载设备配置和性能差异大。从工程应用可实现度、经济性等方面，无法将用于运输航空的现有的机载设备和地面系统在通用航空进行扩展应用，进而满足通航低空飞行活动的监视需求。

第三，从运行职责角度，通用航空在航路航线以外空域的飞行活动，也即是绝大多数的通航飞行活动，空中飞行安全和间隔保持由通航飞行员负责。通航飞行员通过目视观察舱外，建立空中交通情景意识，操控飞机确保安全间隔，并对潜在的空中威胁进行主动避让，地面没有空管管制人员协助。随着我国低空空域管理改革工作的拓展，低空空域通航飞行活动将逐渐密集，通航飞行活动的综合监视需求，还需要考虑空空监视，协助通航飞行员保持安全飞行间隔。

目前低空空域监视可用的技术有：

（1）卫星定位+广播式自动相关监视（ADS-B）：采用1090兆赫扩展电文（1090ES）为唯一数据链，作为低空空域监视应用主要技术手段，推动广播式自动相关监视的建设与运行，鼓励通用航空器采用“北斗+GPS”作为定位数据源。

（2）卫星定位+北斗短报文（GNSS+RDSS）：实现“北斗+GPS”的航空器定位，采用北斗短报文进行定位信息传输，构建以北斗短报文数据为基础的北斗低空监视信息系统，实现对低空空域北斗定位与监视数据汇集、融合、整理与服务。