專利名稱：基于tcas系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及管理監(jiān)視系統(tǒng)，尤其是基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域管理監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System),空中交通預(yù)警和防撞系統(tǒng)。TCAS系統(tǒng)的功用是，向鄰近的飛機發(fā)出詢問信號，通過入侵飛機的機載應(yīng)答機系統(tǒng)對詢問信號的應(yīng)答，獲得入侵飛機的代碼、高度、航向和其他數(shù)據(jù)。TCAS計算機通過數(shù)據(jù)分析，判斷出入侵飛機相對本機的威脅等級。如果存在潛在的威脅，TCAS系統(tǒng)將向駕駛員發(fā)出咨詢提示，或發(fā)出垂直機動指示，指導(dǎo)駕駛員，避免與入侵飛機發(fā)生沖突。如果不存在威脅，TCAS系統(tǒng)將顯示入侵飛機的相對位置和軌跡。ADS-B指廣播式自動相關(guān)監(jiān)視。裝備了 ADS-B自動廣播系統(tǒng)的飛機可通過數(shù)據(jù)鏈廣播其自身的精確位置和其它數(shù)據(jù)(如速度、高度及飛機是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降等)。ADS-B 自動廣播系統(tǒng)與空管系統(tǒng)、其它飛機的機載ADS-B自動廣播系統(tǒng)結(jié)合起來，在空地都能提供精確、實時的沖突信息?？刂平煌ü苤茟?yīng)答機是空中交通管制雷達信標系統(tǒng)的機載設(shè)備，它的功用是與地面二次雷達相配合，向地面管制中心報告飛機的識別代碼和氣壓高度。應(yīng)答機有A/C模式和S模式應(yīng)答機兩種?？罩薪煌ü苤评走_信標系統(tǒng)也成為航管二次系統(tǒng)，由一次雷達和二次雷達兩部分組成，通過二次雷達與機載應(yīng)答機配合，采用詢問-應(yīng)答方式工作。地面二次雷達發(fā)射機產(chǎn)生詢問脈沖信號由其天線輻射，記載應(yīng)答機在接收到有效詢問信號后產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)答發(fā)射信號，地面二次雷達接收面接收到這一應(yīng)答信號后，進行一系列的處理獲得所需的飛機識別碼和氣壓高度等信號。機載應(yīng)答機所回答的信息內(nèi)容取決于地面二次雷達的詢問信號。詢問信號的模式與詢問的方式由管制中心確定。A模式應(yīng)答機應(yīng)答的信息內(nèi)容是飛機的識別碼，C模式應(yīng)答機應(yīng)答的信息內(nèi)容是飛機高度信息。而S模式應(yīng)答機在具備A模式應(yīng)答機和C模式應(yīng)答機功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合TCAS可實現(xiàn)飛行中飛機間的數(shù)據(jù)通訊和交換。由于機場區(qū)域地面監(jiān)視系統(tǒng)主要以雷達和二次雷達為基礎(chǔ)，采用塔臺管制、進近管制和區(qū)域管制相結(jié)合的方式，對空域飛行器進行監(jiān)視。但這種面監(jiān)視系統(tǒng)由于功能復(fù)雜， 需要具備終端區(qū)管制系統(tǒng)和區(qū)域管制系統(tǒng)，而雷達、塔臺等硬件設(shè)施往往體積、重量又較大，不僅搬運困難，而且耗能嚴重，成本高。因為現(xiàn)有機場區(qū)域地面監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備龐大，不利于搬運，其應(yīng)用環(huán)境會受到一定受限。如在我國2008年汶川地震中，由于地震區(qū)域交通不便，地面信息很難傳出，執(zhí)行救援任務(wù)的直升機在執(zhí)行飛行任務(wù)時只能依靠機載設(shè)備和飛行員目測的方式獲取周圍空域的情況。而現(xiàn)有機場區(qū)域地面監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備和維護成本的高昂，則導(dǎo)致一些中小型機場負擔沉重。隨著我國民航的發(fā)展，國內(nèi)民航飛機、大中小型機場以及航班航線日益增多，尤其是我國軍用航空機場和中西部中小機場的擴建，對區(qū)域空域管理系統(tǒng)的需求在不斷增加。因此，提供一種移動方便、功能強大且費用適中的區(qū)域空域管理系統(tǒng)，對航班、航線進行有效的管理，使民航飛機能在空中安全，有條不紊地飛行，以保障乘客的生命財產(chǎn)安全，成為民航建設(shè)中重要的課題。

實用新型內(nèi)容本實用新型要實現(xiàn)的目的是提供一種移動方便且功能強大的基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，包括信號管理分配裝置、信號發(fā)射裝置、信號接收裝置、信號處理裝置、信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置、綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置、PC機和電源；信號管理分配裝置的第一輸入端與綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的輸出端相連，信號管理分配裝置的第二輸入端與信號接收裝置的輸出端相連，信號管理分配裝置的第一輸出端與信號發(fā)射裝置的輸入端相連，信號管理分配裝置的第二輸出端與信號處理裝置的輸入端相連；信號處理裝置的第一輸出端與信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置的輸入端相連，信號處理裝置的第二輸出端與數(shù)據(jù)存儲裝置的第一輸入端相連；信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置的輸出端與數(shù)據(jù)存儲裝置的第二輸入端相連；綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第一輸入端與數(shù)據(jù)存儲裝置的輸出端相連，綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第二輸入端與PC機相連，綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第三輸入端與電源相連。進一步，信號發(fā)射裝置包括用于向裝有A/C模式應(yīng)答機的飛機發(fā)射詢問信號的A/C模式信號發(fā)射模塊；用于向裝有S模式應(yīng)答機的飛機發(fā)射詢問信號的S模式信號發(fā)射模塊。進一步，信號接收裝置包括用于接收裝有A/C模式應(yīng)答機的飛機返回的應(yīng)答信號的A/C模式信號接收模塊；用于接收裝有S模式應(yīng)答機的飛機返回的應(yīng)答信號的S模式信號接收模塊；以及用于接收裝有ADS-B自動廣播系統(tǒng)的飛機發(fā)出的信號的ADS-B模式信號接收模塊。進一步，信號處理裝置包括用于處理飛機的參數(shù)信息的參數(shù)信息處理模塊；用于處理飛機內(nèi)部操作視頻信息的視頻信息處理模塊；以及用于處理飛機自身的狀態(tài)信息的狀態(tài)信息處理模塊；參數(shù)信息處理模塊的輸出端和視頻信息處理模塊的輸出端均與數(shù)據(jù)存儲裝置的第一輸入端相連；所述狀態(tài)信息處理模塊的輸出端與信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置的輸入端相連。進一步，信號發(fā)射裝置和信號接收裝置信號的發(fā)送和接收采用天線裝置實現(xiàn)，所述天線裝置包括方向天線。本實用新型的有益效果是本實用新型基于TCAS技術(shù)，將航空業(yè)內(nèi)廣泛認可的空中交通預(yù)警防撞理念引入地面，系統(tǒng)中信號詢問裝置對區(qū)域空域內(nèi)裝有A/C模式應(yīng)答機或S應(yīng)答機進行詢問，后通過對信號應(yīng)答裝置接收到的飛機返回信息進行信號數(shù)據(jù)處理，獲得區(qū)域內(nèi)空域飛機的航向、機體狀態(tài)、地理位置等信息，對區(qū)域空域飛機進行實時監(jiān)控。此夕卜，還可將飛機相關(guān)狀態(tài)信息記錄在數(shù)據(jù)庫中，可在需要時進行信息重放。本實用新型基于 TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)脫離了現(xiàn)有空管系統(tǒng)對二次雷達的依賴，而利用民航系統(tǒng)已有的機載TCAS系統(tǒng)、應(yīng)答機系統(tǒng)和ADS-B自動廣播系統(tǒng)，實現(xiàn)對區(qū)域空域飛機的監(jiān)視和管理，不僅使用方便快捷，移動靈活，而且功能強大。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明

圖1是本實用新型基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本實用新型基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實施方式
參照圖1本實用新型基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖(天線裝置沒有顯示出)，本實用新型基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，包括信號管理分配裝置、信號發(fā)射裝置、信號接收裝置、信號處理裝置、信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置、綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置、PC機和電源；信號管理分配裝置的第一輸入端與綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的輸出端相連，信號管理分配裝置的第二輸入端與信號接收裝置的輸出端相連，信號管理分配裝置的第一輸出端與信號發(fā)射裝置的輸入端相連，信號管理分配裝置的第二輸出端與信號處理裝置的輸入端相連；信號處理裝置的第一輸出端與信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置的輸入端相連，信號處理裝置的第二輸出端與數(shù)據(jù)存儲裝置的第一輸入端相連；信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置的輸出端與數(shù)據(jù)存儲裝置的第二輸入端相連；綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第一輸入端與數(shù)據(jù)存儲裝置的輸出端相連，綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第二輸入端與PC機相連，綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第三輸入端與電源相連。參照圖2本實用新型基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)方框圖(天線裝置沒有顯示出)，本實用新型系統(tǒng)中的信號發(fā)射裝置包括用于向裝有A/C模式應(yīng)答機的飛機發(fā)射詢問信號的A/C模式信號發(fā)射模塊；用于向裝有S模式應(yīng)答機的飛機發(fā)射詢問信號的S模式信號發(fā)射模塊。信號接收裝置包括用于接收裝有A/C模式應(yīng)答機的飛機返回的應(yīng)答信號的A/C模式信號接收模塊；用于接收裝有S模式應(yīng)答機的飛機返回的應(yīng)答信號的S模式信號接收模塊；以及用于接收裝有ADS-B自動廣播系統(tǒng)的飛機發(fā)出的信號的ADS-B模式信號接收模塊。信號處理裝置包括用于處理飛機的參數(shù)信息的參數(shù)信息處理模塊；[0045]用于處理飛機內(nèi)部操作視頻信息的視頻信息處理模塊；以及用于處理飛機自身的狀態(tài)信息的狀態(tài)信息處理模塊；參數(shù)信息處理模塊的輸出端和視頻信息處理模塊的輸出端均與數(shù)據(jù)存儲裝置的第一輸入端相連；所述狀態(tài)信息處理模塊的輸出端與信號數(shù)據(jù)計算檢驗?zāi)K的輸入端相連。在航空業(yè)內(nèi)，應(yīng)答機作為空中交通管制雷達信標系統(tǒng)的重要組成部分，成為中低空通用航空飛機的必裝機載設(shè)備，應(yīng)答機的一般類型為A/C模式，以應(yīng)答二次雷達的詢問請求，返回飛機的識別碼和高度信息。而隨著交通預(yù)警防撞理念的引入，一些高空商用航空飛機開始裝備主要由TCAS計算機和S模式應(yīng)答機組成的TCAS系統(tǒng)，從而可實現(xiàn)飛行中飛機間的數(shù)據(jù)通訊，傳遞的數(shù)據(jù)信息也相對較大。此外，機載ADS-B系統(tǒng)的開始應(yīng)用，則使得裝備該系統(tǒng)的飛機向區(qū)域空域廣播內(nèi)容更加豐富的數(shù)據(jù)信息，如速度、高度、飛機自身設(shè)備運行狀況、內(nèi)部人員操作信息等。本實用新型系統(tǒng)中信號發(fā)射裝置向區(qū)域空域飛機發(fā)射詢問信號，具體為信號發(fā)射裝置包括A/C模式信號發(fā)射模塊和S模式信號發(fā)射模塊，A/C模式信號發(fā)射模塊向裝有A/C 模式應(yīng)答機的中低空通用航空飛機發(fā)射詢問信號，而S模式信號發(fā)射模塊向裝有S模式應(yīng)答機的高空商用飛機發(fā)射詢問信號。裝有不同類型應(yīng)答機的飛機在接收到詢問信號后，返回相應(yīng)模式的應(yīng)答信號。本系統(tǒng)中信號接收裝置對這些應(yīng)答信號進行接收，而根據(jù)應(yīng)答信號模式的不同也相應(yīng)設(shè)置A/ C模式信號接收模塊和S模式信號接收模塊。針對機上裝載有ADS-B系統(tǒng)的飛機，信號接收模塊也相應(yīng)設(shè)置有ADS-B模式信號接收模塊，通過ADS-B網(wǎng)絡(luò)接收來自飛機廣播出的相關(guān)狀態(tài)信息。對于信號接收裝置接收的應(yīng)答信號，其內(nèi)容包括飛機的參數(shù)信息，如飛機的識別碼、高度等；飛機內(nèi)部操作的視頻信息；飛機自身的狀態(tài)信息，如飛機設(shè)備的運行狀況。本實用新型系統(tǒng)中的信號發(fā)射裝置和信號接收裝置信號的發(fā)送和接收均通過天線裝置實現(xiàn)。天線裝置包括四部天線，其中兩部是方向天線，用以確定返回應(yīng)答信號飛機的方位信息。在本實用新型系統(tǒng)中，通過綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置對信號管理分配裝置的控制，使信號管理分配裝置對詢問信號的發(fā)射和應(yīng)答信號的接收以及對接收到的應(yīng)答信號中不同信號內(nèi)容的處理分配依照時序運行。數(shù)據(jù)處理裝置對于信號管理分配裝置根據(jù)信號內(nèi)容區(qū)分分配好的數(shù)據(jù)信息進行處理。具體為數(shù)據(jù)處理裝置包括參數(shù)信息處理模塊、視頻信息處理模塊和狀態(tài)信息處理模塊。參數(shù)信息處理模塊處主要是包括飛機的識別碼、高度等信息的信號進行解調(diào)處理；視頻信息處理模塊主要是對包含飛機內(nèi)部操作的視頻信息的信號進行壓縮處理；狀態(tài)信息處理模塊主要是對包含飛機自身設(shè)備運行狀況信息的信號進行降頻處理。參數(shù)信息處理模塊和視頻信息處理模塊將處理完畢后得到的飛機參數(shù)信息和飛機內(nèi)部操作視頻信息，存儲于系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲裝置。而包含飛機自身設(shè)備運行狀況信息的信號在經(jīng)過狀態(tài)信息處理模塊降頻處理后，由數(shù)據(jù)計算檢驗裝置進行處理，通過設(shè)定一定的危險閾值，算法計算檢驗飛機自身設(shè)備運行是否正常。對于該部分數(shù)據(jù)計算檢驗裝置處理完畢得到的結(jié)果數(shù)據(jù)同樣存儲于數(shù)據(jù)存儲裝置。綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置對數(shù)據(jù)存儲裝置存儲的數(shù)據(jù)進行實時調(diào)取，電源裝置為其供電。由于綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置連接有作為數(shù)據(jù)處理外設(shè)的PC機，從而實現(xiàn)對區(qū)域空域內(nèi)飛機航向、機體狀態(tài)、地理位置、內(nèi)部操作等信息進行實時監(jiān)測，同時通過對區(qū)域內(nèi)飛機狀態(tài)信息數(shù)據(jù)的存儲，可隨時調(diào)取數(shù)據(jù)進行重放，為飛行試驗、事故分析等提供強有力的支持。 以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本實用新型創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括信號管理分配裝置、信號發(fā)射裝置、信號接收裝置、信號處理裝置、信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置、 綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置、PC機和電源；所述信號管理分配裝置的第一輸入端與綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的輸出端相連，所述信號管理分配裝置的第二輸入端與信號接收裝置的輸出端相連，所述信號管理分配裝置的第一輸出端與信號發(fā)射裝置的輸入端相連，所述信號管理分配裝置的第二輸出端與信號處理裝置的輸入端相連；所述信號處理裝置的第一輸出端與信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置的輸入端相連，所述信號處理裝置的第二輸出端與數(shù)據(jù)存儲裝置的第一輸入端相連；所述信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置的輸出端與數(shù)據(jù)存儲裝置的第二輸入端相連； 所述綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第一輸入端與數(shù)據(jù)存儲裝置的輸出端相連，所述綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第二輸入端與PC機相連，所述綜合控制與數(shù)據(jù)管理裝置的第三輸入端與電源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于所述信號發(fā)射裝置包括用于向裝有A/C模式應(yīng)答機的飛機發(fā)射詢問信號的A/C模式信號發(fā)射模塊； 用于向裝有S模式應(yīng)答機的飛機發(fā)射詢問信號的S模式信號發(fā)射模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于所述信號接收裝置包括用于接收裝有A/C模式應(yīng)答機的飛機返回的應(yīng)答信號的A/C模式信號接收模塊； 用于接收裝有S模式應(yīng)答機的飛機返回的應(yīng)答信號的S模式信號接收模塊；以及用于接收裝有ADS-B自動廣播系統(tǒng)的飛機發(fā)出的信號的ADS-B模式信號接收模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于所述信號處理裝置包括用于處理飛機的參數(shù)信息的參數(shù)信息處理模塊； 用于處理飛機內(nèi)部操作視頻信息的視頻信息處理模塊；以及用于處理飛機自身的狀態(tài)信息的狀態(tài)信息處理模塊；所述參數(shù)信息處理模塊的輸出端和視頻信息處理模塊的輸出端均與數(shù)據(jù)存儲裝置的第一輸入端相連；所述狀態(tài)信息處理模塊的輸出端與信號數(shù)據(jù)計算檢驗裝置的輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于所述信號發(fā)射裝置和信號接收裝置信號的發(fā)送和接收采用天線裝置實現(xiàn)，所述天線裝置包括方向天線。
專利摘要本實用新型公開了一種基于TCAS系統(tǒng)的區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過信號詢問裝置對區(qū)域空域內(nèi)裝有A/C或S模式應(yīng)答機的飛機進行詢問，在接收飛機返回的應(yīng)答信號后，對應(yīng)答信號進行處理，從而獲取區(qū)域空域飛機的航向、機體狀態(tài)、地理位置等信息。同時，該系統(tǒng)還可融入機載ADS-B網(wǎng)絡(luò)，以接收廣播的形式獲取飛機的相關(guān)狀態(tài)信息。本實用新型將航空業(yè)內(nèi)廣泛認可的空中交通預(yù)警防撞理念引入地面，不僅使用方便快捷，移動靈活。本實用新型作為一種區(qū)域空域管理監(jiān)視系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于軍用或小型機場地面監(jiān)視。
文檔編號G08G5/06GK202285148SQ20112040414
公開日2012年6月27日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者牟弘, 王軍, 王洪生 申請人:廣州航新航空科技股份有限公司