专利名称：低空航空器空中监管物联网系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低空航空器安装的ADS-M收发机载设备，在低空飞行过程中是通过物联网形式，采用我国移动TD-SCDMA/GPRS (或WCDMA、CDMA2000)地面蜂窝集群通讯、GPS卫星定位，空中全方位扫描防碰撞通讯系统，所组成的ADS-M收发机载设备，形成地面监管空中低空航空器的物联网系统平台。低空航空器是指小于4000米高度飞行的私人小飞机、商务小飞机、直升机等。
背景技术：
当前高空民航航空器飞行是在制定的航线区域内进行空管飞行，高空民航航空器ADS-B技术用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区为航空器提供优于雷 达间隔标准的虚拟雷达管制服务；在雷达覆盖地区，即使不增加雷达设备也能以较低代价增强雷达系统监视能力，提高航路乃至终端区的飞行容量。也就是采用多点ADS-B地面通信设备联网，作为雷达监视网的旁路系统，并可提供不低于雷达间隔标准的空管服务，利用ADS-B技术在较大的航线区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理及各类情报服务。我国低空空域航空器的飞行的监管还是空白，低空航空器飞行航路无确定性，也无法制定航线，无法在全国布设大量的探测雷达监视低空航空器飞行。鉴于目前状况，需要一种低空航空器空中监管系统，为低空航空器空中交通管制提供无线通信，保证低空航空器在飞行时通信的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低空航空器空中监管物联网系统，该系统利用现有的移动通信TD-SCDMA/GPRS (或WCDMA、CDMA2000)蜂窝集群基站，给低空航空器空中交通管制提供有效地面通信基站，利用移动通信TD-SCDMA/GPRS满足低空航空器在飞行时通信的可靠性。实现本发明目的的技术方案是低空航空器空中监管物联网系统，包括GPS卫星、设有ADS-M收发机载设备的低空航空器、地面通信基站、地面移动通信蜂窝基站集群服务平台、互联网和低空航空器空管中心；所述ADS-M收发机载设备，安装在低空航空器中，采用 TD-SCDMA/TD-HSDPA 或 GSM/GPRS/EGPRS 或 WCDMA/CDMA2000 或 GSM/GPRS 通信方式与移动通信蜂窝集群基站进行上下数据链数据通信，并通过地面移动通信蜂窝基站集群服务平台及互联网与低空航空器空管中心相连。所述ADS-M收发机载设备是安装在低空航空器内的收发机载设备，ADS-M(Automatic Dependent Surveillance- Mobile communication)移动通信自动相关监视，即ADS-M收发机载设备能通过移动通信自动广播低空航空器的机型信息、驾驶员信息、卫星导航和定位信息、空中飞行意向信息、空中飞行参数信息、语音交互信息等，并通过无线移动通信TD-SCDMA/GPRS与地面物联网系统平台进行互联，形成高速数据链进行空、天、地一体化协同监视与信息服务。本发明的低空航空器空中监管物联网系统，采用国内布设大量的移动通信TD-SCDMA/GPRS (或WCDMA、CDMA2000)蜂窝集群基站、GPS卫星定位、空中全方位扫描防碰撞通讯系统及互联网，使安装在低空航空器内的ADS-M收发机载设备，组成低空航空器空中监管物联网系统平台进行空中交通管制。作为本发明的进一步改进，所述ADS-M收发机载设备由AD6905数字基带处理器、AD6857模拟基带芯片、AD6552射频收发芯片、AD6546射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成。作为本发明的进一步改进，所述ADS-M收发机载设备仪表采用公共移动通信系统 与地面蜂窝基站进行上下数据链数据通信；下行数据链主要发出机号、代码、GPS信息、高度、航速，以及故障、急救与语音信息；上行数据链主要发出导航、目标GIS、气象信息，以及应急处理与语音信息。作为本发明的进一步改进，，所述ADS-M收发机载设备电路中设有数字基带处理器、模拟基带芯片和射频收发芯片。作为本发明的进一步改进，所述ADS-M收发机载设备中设有空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统天线，所述空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统天线由底座、外罩和设置在外壳内的多个微天线组成，在所述底座和外罩围成的圆柱形空间内，所述底座上设有多扇区电磁波反射体和所述多个微天线，每个所述微天线对应设置在所述多扇区电磁波反射体的一个扇区电磁波辐射焦面位置上，每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立，所述微天线由PCB覆铜天线条板和塑料护套组成。作为本发明的进一步改进，所述的空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统包括微处理电路、多路微处理RF收发电路和稳压电路；
本发明采用国内布设大量的移动通信TD-SCDMA/GPRS (或WCDMA、CDMA2000)蜂窝集群基站及互联网、低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备，组成低空航空器空中监管物联网系统平台进行空中交通管制。由于我国移动通信基本覆盖大部分国土区域，给低空航空器空中交通管制提供了有效地面通信基站，而且我国移动通信TD-SCDMA/GPRS能满足低空航空器在飞行时通信的可靠性。
图I本发明实施例低空航空器空中监管物联网系统结构示意 图2本发明实施例ADS-M收发机载设备电路原理 图3-1本发明实施例空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统六扇区收发天线结构 图3-2图3-1的A-A剖视图
图4本发明实施例空中全方位扫描防碰撞通讯系统电路原理图。
具体实施例方式参照附图I所示，本发明实施例一种低空航空器空中监管物联网系统包括GPS卫星、安装ADS-M收发机载设备的低空航空器I. O、移动通信蜂窝集群基站2. O、地面移动通信蜂窝基站集群服务平台、互联网3. O、低空航空器空管物联网综合信息港4. O和停机场5. O所组成。其中移动通信蜂窝集群基站2. O与MAS移动统一服务平台(地面移动通信蜂窝基站集群服务平台)构成移动公司无线通讯的信息化平台，由移动公司无线通讯的信息化平台通过互联网3. O与低空航空器空管物联网综合信息港4. O相连。安装有ADS-M收发机载设备的低空航空器I. O与移动通信蜂窝集群基站2. O进行无线通信。ADS-M收发机载设备可以进行移动TD-SCDMA/GPRS通信自动相关监视。ADS-M收发机载设备与移动通信蜂窝集群基站2. O之间 进行无线通信，ADS-M收发机载设备发出下行航空器入网代码、航空器代码、GPS定位信息、气压、高度、空速、航速信息以及故障、急救与语音信息；接收地面移动TD-SCDMA/GPRS通信基站上传的导航信息、目标GIS信息、语音信息、气象信息；而这些相关监视的信息是由低空航空器空管物联网综合信息港4. O经互联网3. 0，链接在移动通信蜂窝集群基站2. O与低空航空器ADS-M收发机载设备进行空中交通监管。参照附图2所示，本发明实施例一种低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备主要特征是由AD6905数字基带处理器、AD6857模拟基带芯片、AD6552射频收发芯片、AD6546射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器、键盘所组成。ADS-M收发机载设备电路原理是由AD6905数字基带处理器通过模拟基带接口联接AD6857模拟基带芯片的控制接口、音频接口与基带接口 ；AD6857模拟基带芯片通过模拟无线通信接口，一路联接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的AD6552射频收发芯片，另一路联接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的AD6546射频收发芯片；AD6552射频收发芯片与AD6546射频收发芯片通过PA功放电路发出及接收来自射频开关无线天线上的射频信号。其中AD6905数字基带处理器具有数字信号处理与微程序控制的芯片，AD6905数字基带处理器的UART串行通信接口联接GPS定位模块，接收GPS卫星发出的定位信息，GPS接收电路模块可以采用国外SiRF STAR III数据处理芯片的E580型号的GPS接收电路模块，也可以采用我国北斗GPS接收电路模块；I2C总线接口连接空中航空器参数测量模块与空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统模块，空中航空器参数测量模块是检测航空器气压高度及空速参数，而空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统模块可以采用913MHz/2. 4Ghz频率，使航空器在空中飞行过程中与相邻的航空器进行无线通讯，给出双方航空器空中位置及航线，防止双方航空器在空中飞行过程中进行碰撞；USIM卡接口联接驾驶航空器入网认证卡；Gamara接口联接相机；SDI0/MMC接口联接航空器标识SD卡；EBUS2接口联接屏幕显示器；Keypad接口联接键盘；External Memory接口联接外存储器。AD6857模拟基带芯片的音频接口联接耳机/麦克、扬声器、传声器。参照附图3-1和附图3-2所示，低空航空器安装的ADS-M收发机载设备中空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统天线，主要特征是航空器外底部安装一个小型六扇区收发天线，航空器沿飞行前后方向与左右方向大于2公里半径空域内，进行全方位扫描防碰撞无线探测是否有相邻的航空器飞行，以及相互进行无线通讯；附图3是本发明所述“空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统六扇区收发天线结构图”，其结构包括天线外罩10、PCB覆铜天线条板20、塑料护套30、六扇区电磁波反射体40、底座50、天线引线槽60所组成；其中六个扇区都有一个由PCB覆铜天线条板20、PCB覆铜天线塑料护套30组成的圆柱形天线，安装在六个扇区电磁波辐射焦面位置上，而每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立，六扇区电磁波反射体40是有色金属制成,六扇区外形在图I中A-A剖面图所不。在外壳和底座围成的圆柱形空间内，所述底座50上设有多扇区电磁波反射体40和多个天线70，每个所述天线70设置在所述多扇区电磁波辐射焦面位置上，每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立，所述天线70由PCB覆铜天线条板20和天线外罩10组成。参照附图4是空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统电路原理图，其电路结构主要由微处理电路100、六路微处理RF收发电路101、稳压电路103三大部分组成。微处理电路100包括RAM系列微处理器Ul、复位芯片U2、时间电路芯片U3、温度传感器芯片U4，以及外围电路器件组成；并且RAM系列微处理器Ul的I2C总线与AD6905数字基带处理器I2C总线相连接。微处理电路100主要特征在于，采用RAM系列微处理器Ul管理六路微处理RF收发电路101，RAM系列微处理器Ul的SPI通信接口 MOSI、MISO、SCK及片选控制口 PO. 16·(CSl),PO. 15 (CS2)、P0. 14 (CS3)、P0. 13 (CS4)、P0. 12 (CS5)、P0. 11 (CS6)与六路微处理RF收发器IC1-1...IC6-1的Pl. 4…Pl. I相连接，其中SPI通信接口 M0SI、MIS0、SCK是并联对应连接到六路微处理RF收发器ICl-I-IC6-1的Pl. 4,Pl. 3,Pl. 2的MOSI,MISO,SCK接口，片选控制口 PO. 16…PO. 11分别连接到六路微处理RF收发器ICl-I"·Κ6-1的Pl. I选片接口，当片选控制口 PO. 16…PO. 11中某一片选控制口为低电平时，RAM系列微处理器Ul与选中的微处理RF收发器进行SPI通信；RAM系列微处理器Ul的PO. 21... PO. 25,PO. 27…PO. 30、Pl. 17…Pl. 19是六路微处理RF收发电路101的收发控制接口 PAEN-1··· PAEN-6、EN-I"·ΕΝ-6相关的控制接口，而RAM系列微处理器Ul的Pl. 16是六路微处理RF收发电路101的增益控制HGM共同接口 ；RAM系列微处理器Ul的I2C总线接口与时间电路芯片U3、温度传感器芯片U4、AD6905数字基带处理器的I2C总线接口相连接。六路微处理RF收发电路101包括有六路微处理RF收发电路，第一路微处理RF收发电路，由微处理RF收发芯片ICl-I、射频增益放大器芯片IC1-2、复位芯片IC1-3、电容Cl-O…C1-15、电阻 1 1-1"41-3、电感1^1-1"11-5、晶振21-1 与 ZI-2、天线 ANl-I 组成；第二路、第三路…第六路微处理RF收发电路与第一路微处理RF收发电路相同，第六路微处理RF收发电路，由微处理RF收发芯片IC6-1、射频增益放大器芯片IC6-2、复位芯片IC6-3、电容C6-0…C6-15、电阻R6-1…R6-3、电感L6-1…L6-5、晶振Z6-1与Z6-2、天线AN6-1组成；其中微处理RF收发芯片 α-1···Κ6-1，可以采用CC25XX系列芯片，射频增益放大器芯片IC1-2…IC6-2，可以采用CC259X系列芯片。六路微处理RF收发电路101主要特征在于，通过微处理电路100通信接口 SPI与收发控制接口 ΡΑΕΝ-1···ΡΑΕΝ-6、ΕΝ-1···ΕΝ-6及增益控制HGM接口，管理控制六路微处理RF收发电路101，并采用逐次控制每一路的循环控制方式，由各路对应的微处理RF收发电路经各路六扇区收发天线，进行循环扫描六扇区无线辐射空域的低空飞行器，进行全向高增益无线探测与收发通讯。稳压电路103是为微处理电路100、六路微处理RF收发电路101提供稳压电源；电源是采用机载电源6V与充电电池ΒΤ，并通过公知的稳压电路，提供VCC5V、VDD3. 3V、VDD1. 8V、VDDa3. 3V、VDDal. 8V、VCC3. 3V、AVCC3. 3V 的稳压电源。
权利要求
1.低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，该系统包括GPS卫星、设有ADS-M收发机载设备的低空航空器、移动通信蜂窝集群基站、地面移动通信蜂窝基站集群服务平台、互联网和低空航空器空管中心； 所述ADS-M收发机载设备，安装在低空航空器中，采用TD-SCDMA/TD-HSDPA或GSM/GPRS/EGPRS或WCDMA/CDMA2000或GSM/GPRS通信方式与移动通信蜂窝集群基站进行上下数据链数据通信，并通过地面移动通信蜂窝基站集群服务平台及互联网与低空航空器空管中心相连。
2.根据权利要求I所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述ADS-M收发机载设备由AD6905数字基带处理器、AD6857模拟基带芯片、AD6552射频收发芯片、AD6546射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成。
3.根据权利要求I所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述ADS-M收发机载设备下行数据链主要发出航空器入网代码、航空器代码、GPS信息、气压、高度、航速，以及故障、急救与语音信息；上行数据链主要发出导航、目标GIS、气象信息，以及应急处理与语首 目息。
4.根据权利要求I所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述ADS-M收发机载设备电路中设有数字基带处理器、模拟基带芯片和射频收发芯片。
5.根据权利要求I所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述ADS-M收发机载设备中设有空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统天线，所述空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统天线由底座(50)、外罩(10)和设置在外壳内的多个微天线(70)组成，在所述底座(50 )和外罩(10 )围成的圆柱形空间内，所述底座(50 )上设有多扇区电磁波反射体(40 )和所述多个微天线(70)，每个所述微天线(50)对应设置在所述多扇区电磁波反射体(40)的一个扇区电磁波辐射焦面位置上，每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立，所述微天线(70)由PCB覆铜天线条板(20)和塑料护套(30)组成。
6.根据权利要求5所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述的空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统包括微处理电路(100)、多路微处理RF收发电路(101)和稳压电路(103)； 所述多路微处理RF收发电路(101)，通过微处理电路(100)通信接口 SPI与收发控制接口(ΡΑΕΝ-1，…ΡΑΕΝ-6、ΕΝ_1···ΕΝ_6)及增益控制HGM接口，管理控制多路微处理RF收发电路(101)，并采用逐次控制每一路的循环控制方式，由各路对应的微处理RF收发电路经各路多扇区收发天线，进行循环扫描多扇无线辐射区中车辆无线通讯电子牌照，进行全向高增益无线收发通讯；多路微处理RF收发电路(101)中，微处理RF收发芯片(IC1-1，…IC6-1)采用CC25XX或CC24XX系列芯片，射频增益放大器芯片(IC1-2，…IC6-2)采用CC259X系列芯片。
7.根据权利要求5所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，其特征在于，多个扇区的电磁波反射体是有色金属制成。
全文摘要
低空航空器空中监管物联网系统，包括GPS卫星、设有ADS-M收发机载设备的低空航空器、移动通信蜂窝集群基站、地面移动通信蜂窝基站集群服务平台、互联网和低空航空器空管中心;所述ADS-M收发机载设备，安装在低空航空器中，采用TD-SCDMA/TD-HSDPA或GSM/GPRS/EGPRS或WCDMA/CDMA2000或GSM/GPRS通信方式与移动通信蜂窝集群基站进行上下数据链数据通信，并通过地面移动通信蜂窝基站集群服务平台及互联网与低空航空器空管中心相连。
文档编号H04L29/08GK102946417SQ20121040516
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年7月10日
发明者郭建国, 毛星原 申请人:郭建国, 毛星原