一種機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統的製作方法

2023-09-12 16:56:20 1

一種機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統的製作方法
【專利摘要】一種機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統。其包括若干個車輛終端、若干個地面分站、若干個無線中繼站和1臺上位機；其中：車輛終端與地面分站之間通過無線傳感網絡相連接；地面分站與上位機通過有線網絡相連接。本發明提供的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統的有益效果是：建立覆蓋機坪及跑道範圍的無線網絡，實現對機場地面車輛的無線網絡連接，為機場地面車輛監控管理系統的實施提供無線網絡基礎。
【專利說明】一種機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統

【技術領域】
[0001]本發明屬於航空應用技術與無線通信領域，特別是涉及一種機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國航空事業的快速發展，各個機場的年吞吐量逐年增加，而客機對於地面保障和服務需求也愈來愈高。相應地，機場地面保障作業的各種車輛也逐步增多。通常，機場地面車輛包括清水車、汙水車、電源車、氣源車、空調車、客梯車、飛機垃圾車、機場擺渡車、行李運輸車、飛機牽引車、飛機除冰車、飛機加油車等。隨著機場規模的不斷擴大，地面車輛越來越多，機場對地面車輛的指揮調度要求也越來越高，隨之機場對地面車輛的指揮調度難度也越來越大。
[0003]現階段，機場場面車輛的調度、監視、指揮模式大多依靠目視和無線通話方式，具有很大的技術局限性。為了克服這一問題，部分機場與科研機構正著手設計機場機坪車輛監控、跟蹤、管理系統。但目前為止，還沒有一款較為成熟的產品問世。其原因在於機場機坪面積大，地面車輛數量多，機動性強，幹擾信號多，因此在機坪範圍內組建一個無線網絡，實時地採集所有地面車輛的位置信息、狀態信息，並及時向地面車輛傳輸調度中心指令的技術難度很大。
[0004]因此，機場地面車輛監控管理系統的關鍵技術與瓶頸在於:設計該系統的無線傳輸方案，組建無線網絡，實現對地面車輛位置信息、狀態信息的實時採集與調度中心命令的及時發布。


【發明內容】

[0005]為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統。
[0006]為了達到上述目的，本發明提供的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統基於WSN方案，其包括:若干個車輛終端、若干個地面分站、若干個無線中繼站和I臺上位機；其中:車輛終端與地面分站之間通過無線傳感網絡相連接；地面分站與上位機通過有線網絡相連接。
[0007]所述的車輛終端包括:微處理器、定位模塊、無線收發器、傳感器模塊和人機互動模塊；其中:定位模塊、無線傳輸模塊、傳感器模塊、人機互動模塊均與微處理器通過串口總線或CPU總線連接；
[0008]微處理器為車輛終端的核心控制器，用於控制定位模塊、無線傳輸模塊、傳感器模塊和人機互動模塊實現數據採集、數據傳輸和人機互交操作；
[0009]定位模塊上安裝有定位天線，使用全球衛星導航系統採集地面車輛的經度、緯度、海拔、移動速度信息；微處理器每隔一段時間主動向定位模塊和傳感器模塊米集車輛的位置信息與狀態信息；
[0010]無線收發器包括WSN模塊、射頻信號放大器和天線；其中:WSN模塊的RF輸出端連接射頻信號放大器的RF輸入端，射頻信號放大器的RF輸出端連接至天線，WSN模塊通過串口總線或CPU總線與微處理器相連接。
[0011]所述的WSN 模塊 17 為 CC1100/CC1101/CC1110 系列或 CC2430/CC2431/CC2531 系列。
[0012]所述的地面分站包括:微處理器，無線收發器和有線傳輸接口 ；其中:無線收發器與有線傳輸接口通過串口總線或CPU總線與微處理器相連接；
[0013]其中微處理器為地面分站的的核心控制器，用於控制無線收發器和有線傳輸接口實現數據交換；
[0014]地面分站中的無線收發器包括:WSN模塊、射頻信號放大器和天線，其結構與車輛終端的無線收發器相同。
[0015]本發明提供的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統基於數字集群技術，其包括:若干個車輛終端、至少一個數字集群基站和一臺上位機；其中:數字集群基站安裝於機場塔臺或附近的制高點；若干個車輛終端以無線的方式與數字集群基站連接；數字集群基站與上位機通過交換機連接；車輛終端為安裝在機場地面車輛上的信息採集裝置，上位機為安裝在機場監控中心的計算機系統。
[0016]所述的車輛終端包括:微處理器、定位模塊、符合數字集群標準的射頻模塊、傳感器模塊和人機互動模塊；其中:定位模塊上安裝有定位天線；定位模塊、符合數字集群標準的射頻模塊、傳感器、人機互動模塊均與微處理器通過串口總線或CPU總線相連接。
[0017]本發明提供的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統的有益效果是:建立覆蓋機坪及跑道範圍的無線網絡，實現對機場地面車輛的無線網絡連接，為機場地面車輛監控管理系統的實施提供無線網絡基礎。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例1提供的基於WSN方案的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統結構圖；
[0019]圖2為圖1示出的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統中車輛終端結構圖；
[0020]圖3為圖1示出的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統中地面分站結構圖；
[0021]圖4為本發明實施例2提供的用於較小規模或一般規模機場的基於數字集群技術的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統結構圖；
[0022]圖5為本發明實施例2提供的用於大型規模機場的基於數字集群技術的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統結構圖；
[0023]圖6為圖4、圖5示出的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統中車輛終端結構圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統進行詳細說明。
[0025]實施例1
[0026]本實施例提供的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統是基於WSN(無線傳感器網絡)方案，其優點在於自由度大，成本較低。
[0027]如圖1所示，基於WSN方案的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統包括:若干個車輛終端1、若干個地面分站2、若干個無線中繼站3和I臺上位機4 ;其中:車輛終端I與地面分站2之間通過無線傳感網絡5相連接；地面分站2與上位機4通過有線網絡6相連接；有線網絡6通常包括區域網、城域網、工業現場總線、光纖環網、以太環網等。
[0028]所述的車輛終端I與地面分站2的連接方式有如下兩種:1)地面分站2與其無線通信覆蓋範圍內的車輛終端I建立星形網絡；2)距離地面分站2較遠的車輛終端1，與無線中繼站3建立連接，並通過無線中繼站3最終與地面分站2建立鏈狀網絡(其中無線中繼站3可以是固定中繼，也可用車輛終端I代替)。
[0029]應當了解，通常情況下，WSN方案的無線收發器功率較低，傳輸範圍很小，根據無線收發器選型的不同，其覆蓋範圍在幾十米至數千米之間，因此為了建立覆蓋機坪與跑道的WSN網絡，通常需要安裝大量地面分站2。
[0030]如圖2所示，所述的基於WSN方案的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統中的車輛終端I包括:微處理器11、定位模塊12、無線收發器13、傳感器模塊14和人機互動模塊15 ;其中:定位模塊12、無線傳輸模塊13、傳感器模塊14、人機互動模塊15均與微處理器11通過串口總線或CPU總線(包括RS-232總線、RS-485總線、I2C總線、SPI總線、USB總線等)連接；
[0031]微處理器11為車輛終端I的核心控制器，用於控制定位模塊12、無線傳輸模塊13、傳感器模塊14和人機互動模塊15實現數據採集、數據傳輸和人機互交等操作；
[0032]定位模塊12上安裝有定位天線16，使用全球衛星導航系統(包括GPS定位系統、北鬥定位系統、GL0NASS定位系統、伽利略定位系統等)採集地面車輛的經度、緯度、海拔、移動速度等信息；微處理器11每隔一段時間(例如每隔2秒)主動向定位模塊12和傳感器模塊14採集車輛的位置信息與狀態信息；
[0033]無線收發器13包括WSN模塊17、射頻信號放大器18和天線19 ;其中:WSN模塊17的RF輸出端連接射頻信號放大器18的RF輸入端，射頻信號放大器18的RF輸出端連接至天線19，WSN模塊17通過串口總線或CPU總線與微處理器11相連接。
[0034]以美國德州儀器公司(TI)的產品為例，常用的WSN模塊17有CC1100/CC1101/CClllO 系列(工作頻段在 315MHz/433MHz/780MHz) ,CC2430/CC2431/CC2531 系列(工作頻率在2.4GHz)等。
[0035]如圖3所示，所述的地面分站2包括:微處理器21，無線收發器22和有線傳輸接口 23 ;其中:無線收發器22與有線傳輸接口 23通過串口總線或CPU總線與微處理器21相連接；
[0036]其中微處理器21為地面分站2的的核心控制器，用於控制無線收發器22和有線傳輸接口 23實現數據交換；
[0037]地面分站2中的無線收發器22包括:WSN模塊24、射頻信號放大器25和天線26，其結構與車輛終端I的無線收發器13相同；通常情況下無線信號發射功率要大於車輛終端I的發射功率，而天線26使用增益更高的全向天線。有線傳輸接口 23根據系統需求，通常包含LAN接口，工業現場總線接口、光纖環網接口、以太環網接口、現場總線接口等。
[0038]進一步的，機坪與跑道範圍內每隔一段距離安裝一臺地面分站2，使其無線信號接收範圍覆蓋所有車輛可能運行的區域。車輛終端I發送信息至上位機4的通信鏈路(上行鏈路)中，地面車輛通過車輛終端I每隔數秒上傳車輛的狀態信息(包括位置信息及運行狀態)。車輛終端I通過無線收發器13廣播信號，距離其最近的一個地面分站2接收到該車輛的狀態信息後，經過有線傳輸網絡轉發至上位機4。
[0039]上位機4發送信息至車輛終端I的通信鏈路(下行鏈路)中，上位機4通過有線傳輸網絡6將信息廣播給所有地面分站2。地面分站2接收到上位機4的信息後，使用無線收發器22廣播上位機4的信息，因此保證了無論地面車輛I在任何位置，均能接收到上位機4信息。
[0040]進一步的，為了保證無線資源的合理應用以及車輛終端I與地面分站2之間的通信質量，車輛終端I與地面分站2的通信過程中，僅使用載波偵聽/衝突避免(CSMA/CA)的方式避免無線碰撞，而不使用任何物理層以及數據鏈路層的ACK機制。
[0041]實施例2
[0042]本實施例提供的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統是基於數字集群技術。
[0043]如圖4、圖5所示，基於數字集群技術的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統包括:若干個車輛終端7、至少一個數字集群基站8和一臺上位機9 ;其中:數字集群基站8安裝於機場塔臺或附近的制高點；若干個車輛終端7以無線的方式與數字集群基站8連接；數字集群基站8與上位機9通過交換機10連接。
[0044]車輛終端7為安裝在機場地面車輛上的信息採集裝置，上位機9為安裝在機場監控中心的計算機系統。
[0045]對於較小規模或一般規模的機場，只需一個數字集群基站8即可，而對於較大規模的機場，由於機坪與跑道面積大，因此一個數字集群基站8的無線通信距離無法覆蓋整個機場，則需要使用兩個或多個數字集群基站8。
[0046]如圖6所示，所述的基於數字集群技術的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統中的車輛終端7包括:微處理器71、定位模塊72、符合數字集群標準的射頻模塊73、傳感器模塊74和人機互動模塊75 ;其中:定位模塊72上安裝有定位天線76 ;定位模塊72、符合數字集群標準的射頻模塊73、傳感器74、人機互動模塊75均與微處理器72通過串口總線或CPU總線相連接。
[0047]符合數字集群標準的射頻模塊73工作頻段通常包括400MHz和800MHz等，可用的數字集群標準通常包括TETRA、DMR、PDT、iDEN、GT800、GoTa等。
[0048]在基於數字集群技術的無線傳輸方案中，多個車輛終端7與一個數字集群基站8組成星形網絡。上行鏈路中，車輛終端7將採集到的信息發送至數字集群基站8，數字集群基站8將接收到的無線信號經有線傳輸網絡轉發至上位機9。下行鏈路中，上位機9的信息經有線網絡傳輸至數字集群基站8，再由數字集群基站8廣播，並與一個或多個車輛終端7建立連接。數字集群基站8與車輛終端7的通信協議遵循相應數字集群標準中的數據傳輸協議。
[0049]進一步的，對於已經安裝數字集群對講系統的機場，本發明提供的基於數字集群技術的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統有兩種運行方案:(I)使用與機場數字集群對講系統不同的通信頻段，建立兩個獨立的數字集群系統；(2)使用與機場數字集群對講系統相同的數字集群標準(即通信頻段與通信標準均相同)，利用機場現有的數字集群基站作為本機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統的數字集群基站8，並與上位機9相連。
[0050]最後應當說明的是，以上實施例用以說明本發明的技術方案而非限制，應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統,該系統基於WSN方案,其特徵在於:其包括:若干個車輛終端(I)、若干個地面分站(2)、若干個無線中繼站(3)和I臺上位機(4)；其中:車輛終端(I)與地面分站(2)之間通過無線傳感網絡(5)相連接；地面分站(2)與上位機⑷通過有線網絡(6)相連接。
2.根據權利要求1所述的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統，其特徵在於:所述的車輛終端(I)包括:微處理器(11)、定位模塊(12)、無線收發器(13)、傳感器模塊(14)和人機互動模塊(15);其中:定位模塊(12)、無線傳輸模塊(13)、傳感器模塊(14)、人機互動模塊(15)均與微處理器(11)通過串口總線或CPU總線連接； 微處理器(11)為車輛終端(I)的核心控制器，用於控制定位模塊(12)、無線傳輸模塊(13)、傳感器模塊(14)和人機互動模塊(15)實現數據採集、數據傳輸和人機互交操作； 定位模塊(12)上安裝有定位天線(16)，使用全球衛星導航系統採集地面車輛的經度、緯度、海拔、移動速度信息；微處理器(11)每隔一段時間主動向定位模塊(12)和傳感器模塊(14)採集車輛的位置信息與狀態信息； 無線收發器(13)包括WSN模塊(17)、射頻信號放大器(18)和天線(19);其中:WSN模塊(17)的RF輸出端連接射頻信號放大器(18)的RF輸入端，射頻信號放大器(18)的RF輸出端連接至天線(19)，WSN模塊(17)通過串口總線或CPU總線與微處理器(11)相連接。
3.根據權利要求2所述的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統，其特徵在於:所述的 WSN 模塊(17)為 CC1100/CC1101/CC1110 系列或 CC2430/CC2431/CC2531 系列。
4.根據權利要求1所述的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統，其特徵在於:所述的地面分站(2)包括:微處理器(21)、無線收發器(22)和有線傳輸接口(23);其中:無線收發器(22)與有線傳輸接口(23)通過串口總線或CPU總線與微處理器(21)相連接； 其中微處理器(21)為地面分站(2)的的核心控制器，用於控制無線收發器(22)和有線傳輸接口(23)實現數據交換； 地面分站(2)中的無線收發器(22)包括:WSN模塊(24)、射頻信號放大器(25)和天線(26)，其結構與車輛終端(I)的無線收發器(13)相同。
5.一種機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統，該系統基於數字集群技術，其特徵在於:其包括:若干個車輛終端(7)、至少一個數字集群基站(8)和一臺上位機(9);其中:數字集群基站(8)安裝於機場塔臺或附近的制高點；若干個車輛終端(7)以無線的方式與數字集群基站(8)連接；數字集群基站(8)與上位機(9)通過交換機(10)連接；車輛終端(7)為安裝在機場地面車輛上的信息採集裝置，上位機(9)為安裝在機場監控中心的計算機系統。
6.根據權利要求5所述的機場地面車輛監控管理的無線傳輸系統，其特徵在於:所述的車輛終端(7)包括:微處理器(71)、定位模塊(72)、符合數字集群標準的射頻模塊(73)、傳感器模塊(74)和人機互動模塊(75);其中:定位模塊(72)上安裝有定位天線(76);定位模塊(72)、符合數字集群標準的射頻模塊(73)、傳感器(74)、人機互動模塊(75)均與微處理器(72)通過串口總線或CPU總線相連接。
【文檔編號】H04W84/08GK104270828SQ201410489596
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】張積洪, 姬雨初, 王陽, 費春國, 陳維興, 黃哲理, 李龍海, 李龍順, 孫毅剛, 李宗帥 申請人:中國民航大學