一种基于高度的ads-b双数据链自动切换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空通信技术领域，尤其涉及一种基于高度的ADS-B双数据链自动切换装置。
【背景技术】
[0002]目前，有三种数据链满足ADS-B对数据通信的要求，即1090ES、UAT和VDL-4、1090ES数据链，这三种数据链是国际民航组织推荐的全球可互用的地空数据链，是最早标准化的ADS-B技术，是唯一实现标准化的ICAO链路技术，目前只有该技术获得了批准的全球无线电频率，可供使用且技术成熟。UAT是为ADS-B广播式数据链专门设计的，该数据链成本较低，上行链路容量大，是唯一适应所有的RTCA ADS-B最低航空系统性能标准的数据链配置。目前，国际惯例中是按照飞行器飞行高度的不同来选择数据链形式，18000英尺以上飞行时采1090ES数据链，18000英尺以下采用UAT数据链，1090ES数据链通信主要用于高空航路运行，目的是改善空中交通管制监视能力；而以1数据链通信仅用于低空运行的通用航空飞行活动，目的是改善GA飞机的空中避撞能力和飞行情报截获能力。但是，随着航空业务的大幅度增加，通用航空的普及，无人机等飞行器的增加，飞行器跨空域飞行的情况会更加频繁，单一数据链实现监视的方式势必不能满足跨空域飞行时的实时监视，为航空飞行安全带来隐患。
[0003]ADS-B数据链的兼容问题已经严重阻碍了飞行器的发展，为了解决ADS-B数据链的兼容问题，目前国际上一些厂商推出了双数据链结构的接收设备，这些设备一般工作在UAT数据格式下，当接收到1090ES数据时，其内部电路将1090ES数据转换为UAT数据格式。这种设备虽然做到可全面兼容1090ES数据链和UAT数据链，但由于其价格昂贵无法在通用航空领域的应用推广。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于高度的ADS-B双数据链自动切换装置，能够根据飞行器的当前飞行高度自动切换数据链形式，分时工作，实现对飞行器的全空域监视，保障飞行器的飞行安全，并将两种数据链进行一体化、合一化、集成化。
[0005]本发明采用的技术方案为:
一种基于高度的ADS-B双数据链自动切换装置，包括数据接收模块、信息提取模块、格式转换模块、可重构功能模块和基带处理功能模块；其中，可重构功能模块包括配置接口模块、配置控制模块和配置数据存储模块；基带处理功能模块包括组帧编码模块和调制发射丰吴块；
所述的数据接收模块，用于接收全球卫星导航系统传输的导航定位信息和气压高度编码器传输的飞行高度信息，并将接收到的导航定位信息和飞行高度信息发送给信息提取模块；
所述的信息提取模块，用于提取数据接收模块发送的信息中的符合NEMA 0183标准的导航定位信息，并将符合NEMA 0183标准的导航定位信息发送给格式转换模块；还用于将全球卫星导航系统传输的高度信息和气压高度编码器传输的高度信息进行优先级别判断，将优先级高的高度信息发送给可重构功能模块中的配置接口模块；
所述的格式转换模块，用于根据可重构功能模块选择的1090ES数据链或UAT数据链的通信标准格式，对提取出的飞行器导航定位信息进行格式转换，以保证与当前选择的数据链通信标准的信息格式相一致；
所述的可重构功能模块，用于对当前ADS-B双数据链进行选择，依据高度，在1090ES数据链及UAT数据链中自动切换；并基于所选择的1090ES数据链或UAT数据链，对基带处理功能模块和格式转换模块进行相应的控制配置；
所述的基带处理功能模块，用于根据可重构功能模块选择的1090ES数据链或UAT数据链将格式转换模块输出的导航信息进行相应数据链模式的组帧编码、调制和发射，完成该数据链的ADS-B OUT基带通信功能；
所述的可重构功能模块和基带处理功能模块的功能由FPGA完成。
[0006]所述的数据接收模块的信号输入端用于连接飞行器自身的全球卫星导航系统的导航信息输出端和气压高度编码器的高度信号输出端，数据接收模块的信号输出端连接信息提取模块的信号输入端，信息提取模块的导航信息输出端连接格式转换模块的信号输入端，信息提取模块的高度信号输出端连接可重构功能模块中的配置接口模块的高度信号输入端，配置接口模块的高度信号输出端连接配置控制模块的配置条件接收端，配置控制模块的配置选择端连接配置数据存储模块的配置命令接收端，配置数据存储模块的配置信息输送端通过配置接口模块分别连接基带处理功能模块中的组帧编码模块的配置信息接收端和调制发射模块的配置信息接收端，配置控制模块的配置选择信息输送端通过配置接口模块连接格式转换模块的配置信息接收端，格式转换模块的导航信息输出端连接基带处理功能模块中的组帧编码模块的信息输入端，组帧编码模块的信息输出端通过调制发射模块发射出去。
[0007]所述的配置控制模块，用于接收信息提取模块发送的高度信息，根据高度信息提取数据存储模块内存储的1090ES数据链的配置信息或UAT数据链的配置信息，再将提取的1090ES数据链的配置信息或UAT数据链的配置信息发送给配置接口模块；所述的配置接口模块，用于对数据及文件进行输送；所述的数据存储模块，用于存储完成1090ES数据链和UAT数据链基带处理功能的FPGA配置文件。
[0008]所述的信息提取模块，通过定位数据头和信息语句结束标志，定位并截取一条导航数据帧，利用数据中各数据之间的间隔符，提取符合NEMA 0183标准的具体的导航定位信息，具体的导航定位信息包括飞行器的经玮度信息、高度信息、东向速度、北向速度、垂向速度和姿态信息。
[0009]所述的组帧编码模块用于将符合数据链通信标准的导航定位信息，按照数据链消息格式进行打包、组帧，并对组帧后的数据进行纠错编码处理，形成符合可重构部分选择的1090ES数据链或UAT数据链要求的数据帧；所述的调制发射模块用于根据被选定的数据链的自身需要的调制方式对信号进行调制处理，之后经过D/A转换、滤波、混频、放大处理后将信息发送出去。
[0010]所述的数据接收模块、信息提取模块和格式转换模块采用ARM芯片SamsungS5PV21ANo
[0011]本发明利用数据接收模块接收全球卫星导航系统和/或气压高度编码器传输的数据，再通过信息提取模块，提取数据接收模块接收到的符合NEMA 0183标准的导航定位信息，导航定位信息包括飞行器的经玮度信息、高度信息、东向速度、北向速度、垂向速度、姿态信息；配置控制模块，用于接收信息提取模块发送的高度信息，根据高度信息提取数据存储模块内存储的相应的数据链配置文件，再将提取的数据链配置比特流发送给配置接口模块；数据存储模块，用于存储1090ES数据链和UAT数据链基带处理功能的FPGA配置文件；配置接口模块，用于将从数据存储模块中提取的对应数据链的FPGA配置比特流进行时序转换，产生配置时序的信号，对FPGA进行配置；FPGA，根据配置接口模块发送的对应数据链的FPGA配置文件，按照预制数据链实现对应数据链的格式转换、组帧编码和调制发射的基带通信功能。
[0012]与现有的技术比较，本发明的优点是:
1、对空中交通管理中的1090ES和UAT两种常用数据链一体化设计，通过高度自动选择加载不同数据链的硬件配置文件，实现工作数据链的动态加载与调整，使机载