专利名称：机场场面监视方法
技术领域：
本发明涉及一种机场场面监视方法，尤其是基于自组织数据链的机场场面监视方法。
背景技术：
最近20年全球的航空运输业发展迅速，如何在有限的空间、多变的天气条件下管理好越来越多的飞行器及相应增加的地服车辆，以提高机场的利用率、可靠性，成为各机场必须考虑的问题。在这种情况下，机场场面监视应运而生。
机场场面监视系统具有监视引导飞行器或地面车辆功能。在场面监视系统中，机场上所有移动站(车辆、飞行器等带有收发位置报文设备的移动装置称为移动站)可以通过自组织数据链向外广播基于自身全球定位系统(Global Position System，简称GPS)位置的位置报文的方式以实现相互监视的功能。
为及时发布自己的位置信息，移动站需要周期性地广播位置报文。位置报文的广播可以基于自组织时分多址(Self-organizing Time DivisionMultiple Access，简称STDMA)的自组织数据链。基于自组织时分多址(Self-organizing Time Division Multiple Access，简称STDMA)的自组织数据链，将信道划分为时隙，每一个时隙都能被安装在飞行器、车辆和地面站上的通信单元用来发送数据；区别于一般的时分多址(Time Division MultipleAccess，简称TDMA)，时隙由所有站点自行组织使用，任何一个站点都根据事先约定的协议选择、预约和使用时隙。通常，基于自组织时分多址(Self-organizing Time Division Multiple Access，简称STDMA)的自组织数据链有两种基本的广播监视方法自主广播监视方法和指令广播监视方法。
如果采用自主广播监视方法，移动站自主选择时隙，按照默认的速率向外广播默认的位置报文。这种监视方法的特点是灵活性强，但是存在时隙资源利用不充分，系统容量小，报文发送间隔有抖动的缺点。
如果采用指令广播监视方法，地面站向移动站发送指令，指令移动站在指定的时隙里面或按照地面站指定的速率发送指定类型的位置报文。这种监视方法的特点是时隙资源利用率高，系统容量大，移动站报文发送间隔稳定，地面站可以根据移动站的状况灵活调整移动站位置报文的发送速率和种类，从而达到最合理的监视。但是该实现方法的系统可扩展性差，可靠性取决于地面站的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提出一种机场场面监视方法，特别是基于自组织数据链的机场场面监视方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种机场场面监视方法，其中，地面站分配时隙包括以下步骤步骤a、地面站监听信道，执行步骤b；步骤b、地面站发送各种应用数据同时检测移动站信息；步骤c、地面站根据检测信息判断移动站状态，根据移动站状态为移动站分配时隙，更新地面站数据，执行步骤b。
本发明还提供了一种机场场面监视方法中移动站发送位置报文的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1、移动站向地面站发送网络接入请求之后，如果收到地面站指令则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤2、移动站采用指令广播方法按地面站发送的指令广播位置报文，移动站判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3；
步骤3、移动站采用自主广播方法自主选择时隙广播位置报文，判断是否收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3。
本发明能够实现自主广播监视和指令广播监视的灵活切换。因此，该方法既能具有以下优点1、灵活性、可扩展性强，移动站不过分依赖地面站的行能；2、时隙资源利用率高，系统容量大，移动站报文发送间隔稳定。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明地面站分配时隙的方法流程图；图2为图1所示方法中根据地面站状态分配时隙的流程图；图3为本发明移动站广播位置报文的流程图；图4为图3所示方法中移动站初始化方法流程图；图5为图3所示方法中移动站在指令广播状态下发送位置报文的流程图；图6为图5所示方法中移动站在非睡眠状态下发送位置报文的流程图；图7为图5所示方法中移动站在睡眠状态下发送位置报文的流程图；图8为图3所示方法中移动站在自主广播状态下发送位置报文的流程图。
具体实施例方式
本发明机场场面监视方法，如图1所示，地面站分配时隙包括以下步骤步骤a、地面站监听信道，执行步骤b；步骤b、地面站发送各种应用数据同时检测移动站信息；步骤c、地面站根据检测信息判断移动站状态，根据移动站状态为移动站分配时隙，更新地面站数据，执行步骤b。
地面站在发送指令时，也将根据移动站和当前的时隙分配的情况发送指令，以实现时隙的充分利用。因此，参见图2，步骤c包括以下具体步骤
c1、地面站判断是否监测到某移动站正在自主发送默认格式位置报文或先前分配给其的时隙即将使用完，是则执行步骤c2，否则，执行步骤c3；c2、地面站判断是否有非睡眠时隙可供分配，是则分配非睡眠时隙给移动站，发送非睡眠指令给移动站，执行步骤b，否则，执行步骤b；c3、地面站判断是否检测到某移动站静止，是则执行步骤c4，否则，执行步骤c5；c4、地面站判断是否有睡眠时隙可供分配，是则分配睡眠时隙给移动站，并发送睡眠指令，执行步骤b，否则，执行步骤b；c5、地面站判断此时是否接收到各种非网路接入请求数据包，是则更新时隙预表，处理数据，更新应用数据，更新移动站点信息，执行步骤b；，否则，执行步骤c6；c6、地面站判断此时是否接收到某移动站网络接入请求数据包，是则执行步骤c7，否则，执行步骤b；c7、地面站判断是否有非睡眠时隙资源可供分配，是则分配非睡眠时隙给该移动站并发送接入应答，执行步骤b；否则，执行步骤b；在上述过程中，相应的，移动站广播位置报文的方法包括以下步骤步骤1、移动站向地面站发送网络接入请求之后，如果收到地面站指令则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤2、移动站采用指令广播方法按地面站发送的指令广播位置报文，判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤3、移动站采用自主广播方法自主选择时隙广播位置报文，判断是否收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3。
本发明在提供机场场面监视方法地面站分配时隙方法的同时，也提供了移动站广播位置报文的具体方法，参见图3，主要包括以下过程步骤1、移动站向地面站发送网络接入请求之后，如果收到地面站指令则执行步骤2，否则执行步骤3；
步骤2、移动站采用指令广播方法按地面站发送的指令广播位置报文，判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤3、移动站采用自主广播方法自主选择时隙广播位置报文，判断是否收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3。
在实际中，为减少因为请求报文丢失等原因造成的无法联系地面站的情况，移动站会在一段时间内持续的向地面站发送接入请求。因此，对所述步骤1即移动站初始化过程还可以做进一步细化。参见图4，包括以下步骤步骤11、移动站初始化，记录初始化时刻，开始监听网络信道；步骤12、移动站向地面站发送网络接入请求，记录请求时刻；步骤13、移动站接收地面站指令，接收到时执行步骤2，否则进一步判断从初始化时刻到当时时刻的累积时间，当累积时间小于第一设定时间时，执行步骤12，否则，执行步骤3。
在本实施例中，第一设定时间为60秒。换而言之，移动站开机后在一个比较短的时间后即可通过随机使用预留给移动站网络接入的时隙以向地面站发送网络接入请求，谋求在地面站的控制下进行工作，若没有得到地面站的指令或响应，移动站在1分钟内会重发网络接入请求。一旦长时间内(60秒)没有收到地面站的指令或响应，移动站有理由认为地面站出现故障，从而采取自主周期递增预约的方式接入网络。
在移动站重复请求指令时以某个固定时间间隔发送，因此，步骤13进一步具体为当所述累积时间小于第一设定时间时，延时一第二设定时间后执行步骤12。
在本实施例中，取第一设定时间为60秒，第二设定时间为3秒。即，移动站开机后在一个比较短的时间后即可通过随机使用预留给移动站网络接入的时隙以向地面站发送网络接入请求，谋求在某地面站的控制下进行工作，若没有得到地面站的指令或响应，移动站在1分钟内会以3秒为周期重发网络接入请求，一旦长时间内(60秒)没有收到地面站的指令或响应，移动站有理由认为地面站出现故障，从而采取自主周期递增预约的方式接入网络。
在指令广播方法下，移动站也有可能处在不同的状态——静止/接近静止状态和运动状态。地面站可以根据移动站的不同状态，向移动站发送睡眠指令或非睡眠指令，以调节移动站广播位置报文的频率，充分利用时隙资源。因此，移动站采用指令广播方法按地面站发送的指令广播位置报文的方法，参见图5，步骤2进一步包括以下步骤步骤21、移动站判断接收的指令是否为非睡眠指令，是则执行步骤22，否则，执行步骤23；步骤22、移动站在地面站分配的非睡眠时隙里按非睡眠指令发送指定的位置报文，判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则，执行步骤3；步骤23、移动站在地面站分配的睡眠时隙里按睡眠指令发送指定的位置报文，判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则，执行步骤3。
即，当移动站在指令模式下工作时，判断接收到的地面站指令是睡眠指令还是非睡眠指令。接收到睡眠指令时，移动站按睡眠模式工作，按地面站指定的睡眠速率发送报文，在本实施例中取1次/分钟。移动站执接收到非睡眠指令时，在非睡眠模式下工作，按移动站指定的非睡眠速率发送报文，在本实施例中取30次/分钟。
当时隙用完之后，移动站判断是否再次收到地面站的指令，由此确定与地面站的联系情况，选择是否从切换指令广播到自主广播。
参见图6，所述步骤2 2还包括以下具体步骤步骤221、移动站在地面站分配的非睡眠时隙里按非睡眠速率发送指定的位置报文；步骤222、移动站判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则，执行步骤3。
移动站接收到非睡眠指令时，在非睡眠模式下工作，按移动站指定的非睡眠速率在非睡眠时隙中发送报文，在本实施例中取30次/分钟。
在移动站在地面站分配的睡眠时隙里按睡眠指令发送指定的位置报文时，移动站移动速度或者位置变化可能超过门限值，将不再适用较低的睡眠速率广播位置报文。因此，在这种情况下，移动站将自行采用自主递增的方式广播位置报文来提高位置报文的发送频率，以适用于移动站当前的情况。如果移动站在移动速度或者位置变化超过门限值的情况下无法找到合适的时隙，必须发出警告信号，以提醒用户。
为此，参见图7，步骤23进一步包括以下具体步骤步骤231、移动站在地面站分配的睡眠时隙里按睡眠速率发送指定的位置报文，并监视自身速度及位置变化；步骤232、移动站判断其自身速度及位置变化是否超出门限值，是则执行步骤233，否则执行步骤231；步骤233、采用自主递增方式广播默认格式位置报文发送报文，执行步骤234；步骤234、移动站判断是否自身速度及位置变化回到门限值以下，或，是否收到指令，以上两个条件之一成立则执行步骤235，否则执行步骤236；步骤235、移动站判断是否自身速度及位置变化回到门限值以下，是则执行231，否则执行步骤2；步骤236、移动站判断是否无法找到合适时隙以供发送默认格式位置报文，是则执行步骤237，否则执行步骤233；步骤237、移动站向用户告警，随机一段时间以后直接执行步骤3。
换而言之，移动站接收到睡眠指令时，在睡眠模式下工作，按移动站指定的睡眠速率在睡眠时隙中发送报文，在本实施例中取1次/分钟。睡眠下工作时，移动站一旦发现自身速度及位置变化是否超出门限值，即开始采用自主递增方式发送默认格式位置报文发送报文，在本实施例中，为以30次/分钟的速率自主发送默认位置报文，如果在此期间，如果移动站的自身速度及位置变化回到门限值以下或者收到地面站的睡眠指令，则切换至睡眠模式；如果移动站收到地面站的非睡眠指令，则切换至非睡眠模式工作；如果移动站在此期间无法找到合适的时隙，则发出警告信息，在一段随机时间后，进入自主工作模式，以复合周期递增预约进行自主的网络接入。
在自主工作模式时，移动站如果接收到地面站指令则重新调整回指令工作模式，实现网络切换。在移动站进入自主工作模式时，将先以较灵活的复合周期递增预约进行自主的网络接入，接着以较稳定的周期预约的方式自主发送位置报文。在此期间，如果出现无法找到合适时隙的方法，移动站进行预警。为实现上述功能，参见图8，步骤3包括以下具体步骤步骤31、移动站以复合周期递增预约的方式自主接入网络，记录自主接入网络时刻；步骤32、移动站以复合周期递增预约的方式工作；步骤33、移动站判断是否收到地面站的指令，是则执行步骤2，否则执行步骤34；步骤34、是否无法找到合适的时隙；是则执行步骤39；否则执行步骤35；步骤35、移动站判断从初始自主时刻到当时时刻的累积时间，当累积时间达到第三设定时间时执行步骤36，否则执行步骤32；步骤36、移动站以周期预约方式工作，执行步骤37；步骤37、移动站判断是否收到地面站的指令，是则执行步骤2，否则执行步骤38；步骤38、是否无法找到合适的时隙；是则执行步骤39；否则执行步骤36；步骤39、移动站向用户告警，随机一段时间以后执行步骤31。
在本实施例中，第三设定时间设定为60秒。当移动站在自主模式下工作时，以复合周期递增预约的方式自主接入网络，并在60后以周期预约的方式自主发送默认位置报文。在本实施例中，在周期预约的工作方式下，移动站按照30次/分钟的速率自主发送默认位置报文。
当移动站在自主模式下工作时，如果接收到地面站指令则重新调整回指令工作模式，如果发现无法找到合适的时隙发送报文，则发出警告信息，并且在随机一段时间以后再次进入自主模式。
本实施例中，移动站根据具体状况在自主监视和指令监视两种模式下灵活切换，也确保了机场场面监视系统的可扩展性，尤其适用于飞行器、车辆等移动站频繁加入或退出的机场场面监视系统。
移动站在没有联系到地面站的情况下可以通过自组织网络广播位置报文，实现自主监视，减少了对地面站的依赖，即，在地面站出现故障的情况下，各移动站依然可以获得其余移动站的位置信息，确保了各移动站安全、正常的运作。当移动站成功联系上地面站时，移动站按照地面站指令广播位置报文，又达到了提高时隙资源利用率，稳定移动站报文发送间隔，增加系统容量的效果。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种机场场面监视方法，其中，地面站分配时隙包括如下步骤步骤a、地面站监听信道，执行步骤b；步骤b、地面站发送各种应用数据同时检测移动站信息；步骤c、地面站根据检测信息判断移动站状态，根据移动站状态为移动站分配时隙，更新地面站数据，执行步骤b。
2.根据权利要求1所述的机场场面监视方法，其特征在于，所述步骤c具体为c1、地面站判断是否监测到某移动站正在自主发送默认格式位置报文或先前分配给其的时隙即将使用完，是则执行步骤c2，否则，执行步骤c3；c2、地面站判断是否有非睡眠时隙可供分配，是则分配非睡眠时隙给移动站，发送非睡眠指令给移动站，执行步骤b，否则，执行步骤b；c3、地面站判断是否检测到某移动站静止，是则执行步骤c4，否则，执行步骤c5；c4、地面站判断是否有睡眠时隙可供分配，是则分配睡眠时隙给移动站，并发送睡眠指令，执行步骤b，否则，执行步骤b；c5、地面站判断此时是否接收到各种非网路接入请求数据包，是则更新时隙预表，处理数据，更新应用数据，更新移动站点信息，执行步骤b；，否则，执行步骤c6；c6、地面站判断此时是否接收到某移动站网络接入请求数据包，是则执行步骤c7，否则，执行步骤b；c7、地面站判断是否有非睡眠时隙资源可供分配，是则分配非睡眠时隙给该移动站并发送接入应答，执行步骤b；否则，执行步骤b。
3.根据权利要求1或2所述的机场场面监视方法，其特征在于，还包括步骤1、移动站向地面站发送网络接入请求之后，如果收到地面站指令则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤2、移动站采用指令广播方法按地面站发送的指令广播位置报文，移动站判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤3、移动站采用自主广播方法自主选择时隙广播位置报文，判断是否收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3。
4.一种机场场面监视方法中移动站广播位置报文的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1、移动站向地面站发送网络接入请求之后，如果收到地面站指令则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤2、移动站采用指令广播方法按地面站发送的指令广播位置报文，移动站判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤3、移动站采用自主广播方法自主选择时隙广播位置报文，判断是否收到地面站指令，是则执行步骤2，否则执行步骤3。
5.根据权利要求3或4所述机场场面监视方法中移动站广播位置报文的方法，其特征在于，所述步骤1具体为步骤11、移动站初始化，记录初始化时刻，开始监听网络信道；步骤12、移动站向地面站发送网络接入请求，记录请求时刻；步骤13、移动站接收地面站指令，接收到时执行步骤2，否则进一步判断从初始化时刻到当时时刻的累积时间，当累积时间小于第一设定时间时，执行步骤12，否则，执行步骤3。
6.根据权利要求5所述机场场面监视方法中移动站广播位置报文的方法，其特征在于，所述步骤13中，当所述累积时间小于第一设定时间时，延时一第二设定时间后执行步骤12。
7.根据权利要求4所述机场场面监视方法中移动站广播位置报文的方法，其特征在于，所述步骤2具体为步骤21、移动站判断接收的指令是否为非睡眠指令，是则执行步骤22，否则，执行步骤23；步骤22、移动站在地面站分配的非睡眠时隙里按非睡眠指令发送指定的位置报文，判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则，执行步骤3；步骤23、移动站在地面站分配的睡眠时隙里按睡眠指令发送指定的位置报文，判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则，执行步骤3。
8.根据权利要求7所述机场场面监视方法中移动站广播位置报文的方法，其特征在于，所述步骤22具体为步骤221、移动站在地面站分配的非睡眠时隙里按非睡眠速率发送指定的位置报文；步骤222、移动站判断是否再次收到地面站指令，是则执行步骤2，否则，执行步骤3。
9.根据权利要求8所述机场场面监视方法中移动站广播位置报文的方法，其特征在于，所述步骤23具体为步骤231、移动站在地面站分配的睡眠时隙里按睡眠速率发送指定的位置报文，并监视自身速度及位置变化；步骤232、移动站判断其自身速度及位置变化是否超出门限值，是则执行步骤233，否则执行步骤231；步骤233、采用自主递增方式广播默认格式位置报文发送报文，执行步骤234；步骤234、移动站判断是否自身速度及位置变化回到门限值以下，或，是否收到指令，以上两个条件之一成立则执行步骤235，否则执行步骤236；步骤235、移动站判断是否自身速度及位置变化回到门限值以下，是则执行231，否则执行步骤2；步骤236、移动站判断是否无法找到合适时隙以供发送默认格式位置报文，是则执行步骤237，否则执行步骤233；步骤237、移动站向用户告警，随机一段时间以后直接执行步骤3。
10.根据权利要求4所述机场场面监视方法中移动站广播位置报文的方法，其特征在于，所述步骤3具体为步骤31、移动站以复合周期递增预约的方式自主接入网络，记录自主接入网络时刻；步骤32、移动站以复合周期递增预约的方式工作；步骤33、移动站判断是否收到地面站的指令，是则执行步骤2，否则执行步骤34；步骤34、是否无法找到合适的时隙；是则执行步骤39；否则执行步骤35；步骤35、移动站判断从初始自主时刻到当时时刻的累积时间，当累积时间达到第三设定时间时执行步骤36，否则执行步骤32；步骤36、移动站以周期预约方式工作，执行步骤37；步骤37、移动站判断是否收到地面站的指令，是则执行步骤2，否则执行步骤38；步骤38、是否无法找到合适的时隙；是则执行步骤39；否则执行步骤36；步骤39、移动站向用户告警，随机一段时间以后执行步骤31。
全文摘要
本发明公开了机场场面监视方法，包括地面站监听信道；地面站发送各种应用数据同时检测移动站信息；地面站根据检测信息判断移动站状态，根据移动站状态为移动站分配时隙，更新地面站数据。移动站如果收到地面站指令则采用指令广播方法按地面站发送的指令广播位置报文，否则，采用自主广播方法自主选择时隙广播位置报文。移动站在广播位置报文期间如果收到地面站指令，则，采用指令广播方法按地面站发送的指令广播位置报文，否则，采用自主广播方法自主选择时隙广播位置报文。通过本发明公开的方法，可实现灵活、时隙资源利用率高、容量大、报文发送间隔稳定的机场场面监视。
文档编号H04W72/04GK101035362SQ20061013811
公开日2007年9月12日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者张军, 罗喜伶, 凌明 申请人:北京航空航天大学