用于低空飞行的通信网关的制作方法

本实用新型涉及航天通信技术领域，尤其涉及一种用于低空飞行的通信网关。

背景技术：

随着全世界空管体制向新航行系统的转变，由于与雷达系统相比，广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance–Broadcast，ADS-B)能够提供更加实时和准确的航空位置等监视信息，建设投资只有前者的十分之一左右，并且维护费用低，使用寿命长，并且，使用ADS-B可以增加无雷达区域的空域容量，减少有雷达区域对雷达多重覆盖的需求，大大降低空中交通管理的费用，广播式自动相关监视已经被视为是国际民航组织正在推广的集现代最先进的数据通信、卫星导航和监视技术于一体的新一代航行系统的先进技术，是一种基于飞机监视技术的应用系统。该系统在民航领域正逐步得到推广。

然而，但在低空飞行领域，数据交互相关设备发展较慢，缺少实现飞行器和地面站通信交互的技术，制约了低空开放的进程。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于低空飞行的通信网关，提供了在低空飞行领域与地面通信的技术手段，为低空飞行的飞机提供导航服务，具有较强实用性。

本实用新型的用于低空飞行的通信网关，包括：基于北斗的ADS-B模块，用于基于北斗定位和相关的机载设备获取飞行器的ADS-B飞行数据；通信模块，用于基于GPRS/3G/4G/5G通信网络与地面站进行与所述飞行器相关的通信数据交互，并通过C^XI算法动态计算所述飞行器在高速移动状态下的通信信号的多普勒飘移。

本实用新型的用于低空飞行的通信网关，通过基于北斗的ADS-B模块基于北斗定位和相关的机载设备获取飞行器的ADS-B飞行数据，通过通信模块基于移动通信网络与地面站进行与所述飞行器相关的通信数据交互，并通过C^XI算法动态计算所述飞行器在高速移动状态下的通信信号的多普勒飘移。由此，提供了在低空飞行领域与地面通信的技术手段，为低空飞行的飞机提供导航服务，具有较强实用性。

另外，本实用新型的用于低空飞行的通信网关，还具有如下附加的技术特点：

在本实用新型的一个实施例中，所述基于北斗的ADS-B模块，包括：北斗导航定位芯片，用于根据北斗计算飞行器的位置和速度信息；发送器，用于收集和处理飞行器的ADS-B飞行数据。

在本实用新型的一个实施例中，所述基于北斗的ADS-B模块，还包括接收器，用于接收所述地面站发送的与所述飞行器相关的通信数据。

在本实用新型的一个实施例中，所述基于北斗的ADS-B模块，还包括：机载传感器，用于采集所述飞行器的飞行环境数据。

在本实用新型的一个实施例中，所述通信模块包括：2G通信单元，或者， 3G通信单元，或者，4G通信单元，或者5G通信单元。

在本实用新型的一个实施例中，还包括：数据显示模块，用于实时显示与所述飞行器相关的通信数据。

在本实用新型的一个实施例中，还包括：数据显示模块，用于实时显示与所述飞行器相关的通信数据。

在本实用新型的一个实施例中，还包括：微天线模块，用于接收或发送与所述飞行器相关的通信数据。

在本实用新型的一个实施例中，还包括：FPGA芯片，用于在线编程处理。

在本实用新型的一个实施例中，FPGA芯片包括：集成编解码器和通信接口。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的用于低空飞行的通信网关的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个具体实施例的用于低空飞行的通信网关的结构示意图；

图3是根据本实用新型另一个具体实施例的用于低空飞行的通信网关的结构示意图；

图4是根据本实用新型又一个具体实施例的用于低空飞行的通信网关的结构示意图；

图5是根据本实用新型还一个具体实施例的用于低空飞行的通信网关的结构示意图；以及

图6是根据本实用新型再一个具体实施例的用于低空飞行的通信网关的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考附图描述本实用新型的用于低空飞行的通信网关。

相关技术中，ADS-B管制自动化系统利用由地面站传来的雷达和ADS-B信息，经过航迹处理，生成飞机系统航迹，为管制员提供实时、连续、精确的飞机航迹信息，实现雷达和ADS-B协调监视的功能。与传统雷达信息相比，高精度的ADS-B 信息可以改进对目标的监视能力，提高冲突检测能力，并为管制员提供辅助决策，从而提高管制员的管制能力，减小管制员工作负荷和压力，为缩小飞行间隔，灵活使用空域提供支持等，因而，推动ADS-B技术具有较大意义。

为了推进ADS-B的应用，相关技术装备的国产化势在必行。本实用新型为了推进ADS-B的应用，基于现在低空飞行领域，因为缺少地面通信站的问题，提供了一种用于低空飞行的通信网关。

图1是根据本实用新型一个实施例的用于低空飞行的通信网关的结构示意图，如图1所示，该用于低空飞行的通信网关包括：基于北斗的ADS-B模块100 和通信模块200。

其中，基于北斗的ADS-B模块100，用于基于北斗定位和相关的机载设备获取飞行器的ADS-B飞行数据。

应当理解的是，ADS-B系统从其功能上来说属于航空监视系统的一种，但从设备的工作方式上来说却更接近数据通信系统。ADS-B系统自身并不具备对飞行器进行定位的能力，对飞行器的定位是由其他设备完成的，而ADS-B系统仅负责把机载设备所采集到的飞行数据，比如方位和高度等信息传送到地面，以在地面实现类似于雷达界面的监视功能。

需要说明的是，根据具体应用需求的不同，上述对飞行器进行定位的其他设备可以是机载卫星定位系统(目前主要使用GPS)、气压式高度传感器，在本实用新型的一个实施例中，当上述设备是机载卫星定位系统时，如图2所示，基于北斗的ADS-B模块100包括北斗导航定位芯片110和发送器120，其中，北斗导航定位芯片110，用于根据北斗计算飞行器的位置和速度信息，发送器120收集和处理飞行器的ADS-B飞行数据。

基于结合图2所示的示例，基于北斗的ADS-B模块100还包括接收器130，接收器130用于接收地面站发送的与飞行器相关的通信数据。其中，与飞行器相关的通信数据包括飞行器的4维位置信息(经度、纬度、高度和时间)和其它可能附加信息(冲突告警信息，飞行员输入信息，航迹角，航线拐点等信息)以及飞机的识别信息和类别信息。

在本实用新型的实施例中，为了更加准确的控制飞行器，还可能获取包括航向、空速、风速、风向和飞机外界温度等的附加的飞行环境数据，当然，在实际应用中，可以根据应用场景的不同，采用不同的实现方式实现对飞行环境数据的获取，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，该基于北斗的ADS-B模块 100包括机载传感器140，通过该机载传感器140来采集飞行器的飞行环境数据。

通信模块200，用于基于移动通信网络与地面站进行与飞行器相关的通信数据交互，并通过CXI算法动态计算飞行器在高速移动状态下的通信信号的多普勒飘移。

其中，通信模块200可以包括2G通信单元，或者，3G通信单元，或者，4G 通信单元，或者5G通信单元等，在此不作限制。

具体地，在本申请的实施例中，通过CXI算法动态计算飞行器在高速移动状态下的通信信号的多普勒飘移，可以消除高速飞行对通信信号的影响，保证设备在高速运动状态的稳定运行。

需要说明的是，在实际应用中，根据应用场景的不同，通信模块200的实现方式不同，在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，该通信网关可以包括微天线模块300，通过该微天线模块300接收或发送与飞行器相关的通信数据，从而，天线采用微天线技术，通过小型化设计，以减少对无人控制系统的影响。

在实际应用中，为了对飞行器的飞行进行总结分析等，在本实用新型的一个实施例中，如图5所示，在如图1所示的基础上，该通信网关还包括数据储存模块400，用于存储与飞行器相关的通信数据，从而以便于后续相关人员根据存储的通信数据分析飞行器的飞行情况等。

应当理解的是，在实际应用中，通信网关越小型化越容易被推广，因此，在本实用新型的一个实施例中，如图6所示，在如图1所示的基础上，该通信网关还包括FPGA芯片500，即在上述设备进行工程化过程中采用FPGA在线系统编程的功能构造小型化、智能化采集编码模块，其中，继续参照图6，该FPGA芯片500HIA包括集成编码器510和通信接口520，集成编码器510和通信接口520 集成在单片FPGA芯片中。方便进行机载集成和地面接收装置小型化。

综上所述，本实用新型的用于低空飞行的通信网关，通过基于北斗的ADS-B 模块基于北斗定位和相关的机载设备获取飞行器的ADS-B飞行数据，通过通信模块基于移动通信网络与地面站进行与所述飞行器相关的通信数据交互，并通过 CXI算法动态计算所述飞行器在高速移动状态下的通信信号的多普勒飘移。由此，提供了在低空飞行领域与地面通信的技术手段，为低空飞行的飞机提供导航服务，具有较强实用性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。