Ads-m收發機載設備及低空航空器空中監管物聯網系統的製作方法
2023-06-20 06:06:11
專利名稱：Ads-m收發機載設備及低空航空器空中監管物聯網系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低空航空器在低空飛行過程中採用物聯網形式，並通過我國移動 TD-SCDMA/GPRS地面蜂窩集群與低空航空器內安裝的ADS-M收發機載設備進行無線通信， 形成地面空中管理信息港監管低空航空器的飛行航線、導航及應急處理等功能的低空航空器空中監管物聯網系統平臺。低空航空器是指小於4000米高度飛行的私人小飛機、商務小飛機、直升機等。ADS-M收發機載設備是安裝在低空航空器內的收發機載設備，ADS-M (Automatic Dependent Surveillance- Mobile communication)移動通信自動相關監視，即 ADS-M 收發機載設備能通過移動通信自動廣播低空航空器的機型信息、駕駛員信息、衛星導航和定位信息、空中飛行意向信息、空中飛行參數信息、語音交互信息等，並通過無線移動通信 TD-SCDMA/GPRS與地面物聯網系統平臺進行互聯，形成高速數據鏈進行空、天、地一體化協同監視與信息服務。
背景技術：
當前高空民航航空器飛行是在制定的航線區域內進行空管飛行，高空民航航空器 ADS-B技術用於空中交通管制，可以在無法部署航管雷達的大陸地區為航空器提供優於雷達間隔標準的虛擬雷達管制服務；在雷達覆蓋地區，即使不增加雷達設備也能以較低代價增強雷達系統監視能力，提高航路乃至終端區的飛行容量。也就是採用多點ADS-B地面通信設備聯網，作為雷達監視網的旁路系統，並可提供不低於雷達間隔標準的空管服務，利用 ADS-B技術在較大的航線區域內實現飛行動態監視，以改進飛行流量管理及各類情報服務。我國低空空域航空器的飛行，只不過因為技術手段和管理體制落後，所以才會對低空飛行管理比較嚴格，為了防止一旦放開低空飛行就出現混亂的情形，會給空軍要地或是城市航空帶來一些新的問題。比如，低空航空器具有飛行高度相對比較低、體積小、飛行速度相對較慢，並且飛行航線隨意性及不確定等特點，對於這些低、小、慢的飛行目標，無法大面積及大數量布設探測雷達與ADS-B通信站進行探測、識別以及防禦，就世界各國空軍來說都是比較現實和棘手的難題。如果開放低空飛行區域，恐怖分子或不明飛行物就可能變得很難控制，為了國家安全、城市安全，政府才遲遲未能開放低空空域。為解決低空航空器飛行航路隨意性與無法制定航線，以及無法在全國布設大量的探測雷達監視低空航空器飛行。本發明採用國內布設大量的移動通信TD-SCDMA/GPRS (或 WCDMA)蜂窩集群基站及網際網路、低空航空器內安裝的ADS-M收發機載設備，組成低空航空器空中監管物聯網系統平臺進行空中交通管制。
發明內容
本發明的一個發明目的是提供一種ADS-M收發機載設備，安裝在低空航空器內， 並通過機載ADS-M收發機載設備與地面移動通信TD-SCDMA/GPRS (或WCDMA)蜂窩集群基站進行上行與下行通信。本發明的另一發明目的是提供航空器空中監管物聯網系統平臺，採用國內布設大量的移動通信TD-SCDMA/GPRS (或WCDMA)蜂窩集群基站及網際網路、低空航空器內安裝的ADS-M收發機載設備，組成低空航空器空中監管物聯網系統平臺進行空中交通管制。實現本發明第一發明目的技術方案是=ADS-M收發機載設備，由數字基帶處理器、 模擬基帶晶片、射頻收發晶片、射頻收發晶片、射頻開關、空中航空器參數測量模塊、空中航空器相互無線通信模塊、空中航空器衛星定位模塊、存儲器、航空器標識SD卡、駕駛飛行入網認證卡、顯示器、相機、揚聲器、耳機、傳聲器和鍵盤所組成；
數字基帶處理器通過自帶的模擬基帶接口聯接模擬基帶晶片的控制接口、音頻接口與基帶接口 ；模擬基帶晶片通過其中的模擬無線通信接口，一路聯接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射頻收發晶片，另一路聯接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射頻收發晶片； 第一與第二射頻收發晶片通過PA功放電路發出及接收來自射頻開關無線天線上的射頻信號；
所述數字基帶處理器是具有數位訊號處理與微程序控制的晶片，數字基帶處理器的各接口連接如下
UART串行通信接口聯接GPS定位模塊，接收GPS衛星發出的定位信息； I2C總線接口聯接空中航空器參數測量模塊與空中航空器相互無線通信模塊；所述空中航空器參數測量模塊用於檢測航空器氣壓高度及空速參數，空中航空器相互無線通信模塊與相鄰的航空器進行無線通訊；
USIM卡接口聯接駕駛航空器入網認證卡；
Gamara接口聯接相機；
SDI0/MMC接口聯接航空器標識SD卡；
EBUS2接口聯接屏幕顯示器；
Keypad接口聯接鍵盤；
External Memory接口聯接外存儲器；
音頻接口聯接耳機、揚聲器和傳聲器。所述數字基帶處理器、模擬基帶晶片和射頻收發晶片也可以是與我國公共移動 2G、3G通信系統相適應的通信終端晶片。作為本發明的進一步改進，所述空中航空器相互無線通信模塊採用 913MHz/2. 4Ghz頻率與相鄰的航空器進行無線通訊，給出雙方航空器空中位置及航線，防止雙方航空器在空中飛行過程中進行碰撞。實現本發明第一發明目的技術方案是低空航空器空中管物聯網系統，由低空航空器、移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群、綜合信息港和網際網路組成；
所述低空航空器內設有ADS-M收發機載設備，由數字基帶處理器、模擬基帶晶片、射頻收發晶片、射頻收發晶片、射頻開關、空中航空器參數測量模塊、空中航空器相互無線通信模塊、空中航空器衛星定位模塊、存儲器、航空器標識SD卡、駕駛飛行入網認證卡、顯示器、 相機、揚聲器、耳機、傳聲器和鍵盤所組成；
數字基帶處理器通過自帶的模擬基帶接口聯接模擬基帶晶片的控制接口、音頻接口與基帶接口 ；模擬基帶晶片通過其中的模擬無線通信接口，一路聯接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射頻收發晶片，另一路聯接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射頻收發晶片；第一與第二射頻收發晶片通過PA功放電路發出及接收來自射頻開關無線天線上的射頻信號；
所述數字基帶處理器是具有數位訊號處理與微程序控制的晶片，數字基帶處理器的各接口連接如下
UART串行通信接口聯接GPS定位模塊，接收GPS衛星發出的定位信息； I2C總線接口聯接空中航空器參數測量模塊與空中航空器相互無線通信模塊；所述空中航空器參數測量模塊用於檢測航空器氣壓高度及空速參數，空中航空器相互無線通信模塊與相鄰的航空器進行無線通訊；
USIM卡接口聯接駕駛航空器入網認證卡；
Gamara接口聯接相機；
SDI0/MMC接口聯接航空器標識SD卡；
EBUS2接口聯接屏幕顯示器；
Keypad接口聯接鍵盤；
External Memory接口聯接外存儲器；
音頻接口聯接耳機、揚聲器和傳聲器；
所述ADS-M收發機載設備進行移動TD-SCDMA/GPRS通信自動相關監視；機載ADS-M收發機載設備與移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群之間進行上下行無線通信ADS_M收發機載設備發出下行信息至移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群，在經網際網路到低空航空器空管物聯網綜合信息港；上述上傳信息由低空航空器空管物聯網綜合信息港經網際網路連結到移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群，並與機載ADS-M收發機載設備進行上行信息無線通訊。作為本發明的進一步改進，所述空中航空器相互無線通信模塊採用 913MHz/2. 4Ghz頻率與相鄰的航空器進行無線通訊，給出雙方航空器空中位置及航線，防止雙方航空器在空中飛行過程中進行碰撞。所述下行信息包括航空器入網代碼、航空器代碼、GPS定位、氣壓高度、空速、航速信息與語音信息；所述上傳信息包括導航信息、目標GIS信息、語音信息和氣象信息。由於我國移動通信基本覆蓋大部分國土區域，給低空航空器空中交通管制提供了有效地面通信基站，而且我國移動通信TD-SCDMA/GPRS能滿足低空航空器在飛行時通信的可靠性，本發明利用現有的地面通信基站及網際網路，通過在低空航空器內安裝的ADS-M收發機載設備，建立起低空航空器空中監管物聯網系統平臺，實現了低空航空器空中監管。
圖1低空航空器空中監管物聯網系統平臺圖； 圖2 ADS-M收發機載設備電路原理圖。
具體實施例方式參照附圖1所示，本發明實施例一種低空航空器空中監管物聯網系統平臺包括 安裝ADS-M收發機載設備的低空航空器1. 0 ；移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群2. 0 ；網際網路3. 0 ；低空航空器空管物聯網綜合信息港4. 0 ；停機場5. 0所組成。實施例1，參照附圖1所示，對本發明進一步說明。
低空航空器空中監管物聯網系統平臺主要由安裝ADS-M收發機載設備的低空航空器1. 0與移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群2. 0進行無線通信。ADS-M收發機載設備可以進行移動TD-SCDMA/GPRS通信自動相關監視。ADS-M收發機載設備與移動TD-SCDMA/GPRS 通信基站集群2. 0之間進行無線通信，ADS-M收發機載設備發出下行航空器入網代碼、航空器代碼、GPS定位、氣壓高度、空速、航速信息與語音信息；接收地面移動TD-SCDMA/GPRS通信基站上傳的導航信息、目標GIS信息、語音信息、氣象信息；而這些相關監視的信息是由低空航空器空管物聯網綜合信息港4. 0經網際網路3. 0，連結在移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群2. 0與低空航空器ADS-M收發機載設備進行空中交通監管。參照附圖2所示，本發明實施例一種低空航空器內安裝的ADS-M收發機載設備主要特徵是由AD6905 (這些標號是通用產品名)數字基帶處理器、AD6857模擬基帶晶片、 AD6552射頻收發晶片、AD6546射頻收發晶片、射頻開關、空中航空器參數測量模塊、空中航空器相互無線通信模塊、空中航空器衛星定位模塊、存儲器、航空器標識SD卡、駕駛飛行入網認證卡、顯示器、相機、揚聲器、耳機、傳聲器、鍵盤所組成。ADS-M收發機載設備電路原理是由AD6905數字基帶處理器通過模擬基帶接口聯接AD6857模擬基帶晶片的控制接口、音頻接口與基帶接口 ；AD6857模擬基帶晶片通過模擬無線通信接口，一路聯接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的AD6552射頻收發晶片，另一路聯接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的AD6546射頻收發晶片；AD6552射頻收發晶片與AD6546射頻收發晶片通過PA功放電路發出及接收來自射頻開關無線天線上的射頻信號。其中AD6905數字基帶處理器具有數位訊號處理與微程序控制的晶片，AD6905數字基帶處理器的UART串行通信接口聯接GPS定位模塊，接收GPS衛星發出的定位信息； I2C總線接口聯接空中航空器參數測量模塊與空中航空器相互無線通信模塊，空中航空器參數測量模塊是檢測航空器氣壓高度及空速參數，而空中航空器相互無線通信模塊是採用 913MHz/2. 4Ghz頻率，使航空器在空中飛行過程中與相鄰的航空器進行無線通訊，給出雙方航空器空中位置及航線，防止雙方航空器在空中飛行過程中進行碰撞；USIM卡接口聯接駕駛航空器入網認證卡；Gamara接口聯接相機；SDI0/MMC接口聯接航空器標識SD卡；EBUS2 接口聯接屏幕顯示器；Keypad接口聯接鍵盤；External Memory接口聯接外存儲器。AD6857 模擬基帶晶片的音頻接口聯接耳機/麥克、揚聲器、傳聲器。
權利要求
1.ADS-M收發機載設備，其特徵是，該設備由數字基帶處理器、模擬基帶晶片、射頻收發晶片、射頻收發晶片、射頻開關、空中航空器參數測量模塊、空中航空器相互無線通信模塊、 空中航空器衛星定位模塊、存儲器、航空器標識SD卡、駕駛飛行入網認證卡、顯示器、相機、 揚聲器、耳機、傳聲器和鍵盤所組成；數字基帶處理器通過自帶的模擬基帶接口聯接模擬基帶晶片的控制接口、音頻接口與基帶接口 ；模擬基帶晶片通過其中的模擬無線通信接口，一路聯接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射頻收發晶片，另一路聯接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射頻收發晶片； 第一與第二射頻收發晶片通過PA功放電路發出及接收來自射頻開關無線天線上的射頻信號；所述數字基帶處理器是具有數位訊號處理與微程序控制的晶片，數字基帶處理器的各接口連接如下UART串行通信接口聯接GPS定位模塊，接收GPS衛星發出的定位信息； I2C總線接口聯接空中航空器參數測量模塊與空中航空器相互無線通信模塊，所述空中航空器參數測量模塊用於檢測航空器氣壓高度及空速參數，所述空中航空器相互無線通信模塊與相鄰的航空器進行無線通訊；USIM卡接口聯接駕駛航空器入網認證卡；Gamara接口聯接相機；SDI0/MMC接口聯接航空器標識SD卡；EBUS2接口聯接屏幕顯示器；Keypad接口聯接鍵盤；External Memory接口聯接外存儲器；音頻接口聯接耳機、揚聲器和傳聲器。
2.根據權利要求1所述的ADS-M收發機載設備，其特徵是，所述數字基帶處理器、模擬基帶晶片和射頻收發晶片是與我國公共移動2G或3G通信系統相適應的通信終端晶片。
3.根據權利要求1所述的ADS-M收發機載設備，其特徵是，所述空中航空器相互無線通信模塊採用913MHz/2. 4Ghz頻率與相鄰的航空器進行無線通訊。
4.低空航空器空中監管物聯網系統，其特徵是，該系統由低空航空器、移動TD-SCDMA/ GPRS通信基站集群、綜合信息港和網際網路組成；所述低空航空器內設有ADS-M收發機載設備，由數字基帶處理器、模擬基帶晶片、射頻收發晶片、射頻收發晶片、射頻開關、空中航空器參數測量模塊、空中航空器相互無線通信模塊、空中航空器衛星定位模塊、存儲器、航空器標識SD卡、駕駛飛行入網認證卡、顯示器、 相機、揚聲器、耳機、傳聲器和鍵盤所組成；數字基帶處理器通過自帶的模擬基帶接口聯接模擬基帶晶片的控制接口、音頻接口與基帶接口 ；模擬基帶晶片通過其中的模擬無線通信接口，一路聯接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射頻收發晶片，另一路聯接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射頻收發晶片； 第一與第二射頻收發晶片通過PA功放電路發出及接收來自射頻開關無線天線上的射頻信號；所述數字基帶處理器是具有數位訊號處理與微程序控制的晶片，數字基帶處理器的各接口連接如下UART串行通信接口聯接GPS定位模塊，接收GPS衛星發出的定位信息； I2C總線接口聯接空中航空器參數測量模塊與空中航空器相互無線通信模塊，所述空中航空器參數測量模塊用於檢測航空器氣壓高度及空速參數，所述空中航空器相互無線通信模塊與相鄰的航空器進行無線通訊；USIM卡接口聯接駕駛航空器入網認證卡；Gamara接口聯接相機；SDI0/MMC接口聯接航空器標識SD卡；EBUS2接口聯接屏幕顯示器；Keypad接口聯接鍵盤；External Memory接口聯接外存儲器；音頻接口聯接耳機、揚聲器和傳聲器；所述ADS-M收發機載設備進行移動TD-SCDMA/GPRS通信自動相關監視；ADS-M收發機載設備與移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群之間進行無線通信ADS_M收發機載設備發出下行信息至移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群，接收地面移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群的上傳信息；上述上傳信息由綜合信息港經網際網路連結到移動TD-SCDMA/GPRS通信基站集群上。
5.根據權利要求4所述的低空航空器空中監管物聯網系統，其特徵是，所述空中航空器相互無線通信模塊採用913MHz/2. 4Ghz頻率與相鄰的航空器進行無線通訊。
6.根據權利要求4所述的低空航空器空中監管物聯網系統，其特徵是，所述下行信息包括航空器入網代碼、航空器代碼、GPS定位、氣壓高度、空速、航速信息與語音信息；所述上傳信息包括導航信息、目標GIS信息、語音信息和氣象信息。
全文摘要
ADS-M收發機載設備，由數字基帶處理器、模擬基帶晶片、射頻收發晶片、射頻收發晶片、射頻開關、空中航空器參數測量模塊、空中航空器相互無線通信模塊、空中航空器衛星定位模塊、存儲器、航空器標識SD卡、駕駛飛行入網認證卡、顯示器、相機、揚聲器、耳機、傳聲器和鍵盤所組成；數字基帶處理器通過自帶的模擬基帶接口聯接模擬基帶晶片的控制接口、音頻接口與基帶接口；模擬基帶晶片通過其中的模擬無線通信接口，一路聯接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的第一射頻收發晶片，另一路聯接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的第二射頻收發晶片；第一與第二射頻收發晶片通過PA功放電路發出及接收來自射頻開關無線天線上的射頻信號。
文檔編號H04W88/02GK102568247SQ20111005752
公開日2012年7月11日 申請日期2011年3月10日 優先權日2010年9月25日
發明者毛星原, 郭建國 申請人:毛星原, 郭建國