基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统的制作方法

1.本发明属于飞行试验实时监控技术领域，尤其涉及一种基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统。


背景技术：

2.随着航空飞行器的类型和复杂程度不断变化，现代飞机飞行试验越来越复杂，试飞任务需要由机上的试飞员和地面的试飞工程师、试飞指挥员、测试工程师等共同协作完成，实时监控对航空飞行试验来说，作用比以往任何时候更加重要。现代军事行动范围逐渐扩大、时效要求越来越高、战场复杂度越来越大、对空中力量能力提出了新的需求。航空武器装备的飞行试验范围也将从传统的航空空域、地域、时域扩展到跨大气层、空天、高超声速等物理范围，空天地一体化的信息系统试验。传统的遥测实时监控一般采用pcm/fm方式，由机载网络测试系统采集数据，经功率放大器放大后，通过机载天线向外发送，地面遥测接收天线通过空地遥测网络链路实时接收机载天线发送的数据包，经过解析后显示在监控画面中。这种遥测监控方式面对一些复杂的情况遥测天线经常会丢失目标，导致地面监控人员无法实时掌握飞机的状态信息。
3.北斗短报文通信具有用户机与用户机、用户机与地面控制中心间双向数字报文通信功能，一般的用户机一次可传输36个汉字，申请核准的可以达到传送120个汉字或240个代码。短报文发送方首先将包含接收方id号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站；地面中心站接收到通讯申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户；接收方用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通讯。短报文不仅可点对点双向通信，而且其提供的指挥端机可进行点对多点的广播传输，为各种平台应用提供了极大的便利。基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统，通过北斗短报文通信链路可以将运动目标的位置及其他重要信息传输到地面监控系统进行监控，传输距离远远超过传统pcm数据的最大有效传输距离，同时由于北斗短报文一次传输的数据数据量较少，因此可以利用双向通信，由地面控制系统实时选择需要监控的参数，通过短报文发送给机上控制系统，由机上控制系统挑选对应的参数组成短报文发送给地面。因此，亟需一种基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统，实现超远距离传输且有效提升飞行试验的安全性。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统，包括：机载采集发送部、卫星接收转发部和地面接收监控部；
6.所述机载采集发送部用于采集机载数据并转换为短报文消息，将所述短报文消息发送到所述卫星接收转发部；
7.所述卫星接收转发部用于接收或转发短报文消息；
8.所述地面接收监控部用于对接收到的短报文消息进行解算并实时监控。
9.可选的，所述机载采集发送部包括机载采集系统、上位机和机载北斗收发机，用于采集发送相关数据；
10.其中所述机载采集系统用于采集机载数据，所述机载数据包括飞机飞行过程中的自身数据、时间和位置信息、机载设备运行状态。
11.可选的，所述上位机用于通过串口通信得到机载北斗模块获得的地面参数选择信息，通过网口接收采集器子系统转发的数据，将所需的数据挑选出来并以串口通信方式以北斗接收机模块能够识别的数据格式转发给机载北斗模块。
12.可选的，所述机载北斗收发机用于接收地面发送的参数选择信息，并通过串口发送给上位机，同时将上位机发送的关键参数信息组成短报文消息包，通过发射天线经北斗通信卫星链路以短报文的方式发送到地面北斗接收模块。
13.可选的，所述卫星接收转发部采用北斗卫星系统。
14.可选的，所述地面接收监控部包括地面北斗收发机、解算模块和地面实时监控系统，采用北斗天线收发短报文解算成飞行数据进行地面实时监控；
15.其中所述地面北斗收发机用于接收机载北斗模块发送的短报文消息并转发给解算模块，并向机载北斗模块发送参数选择信息。
16.可选的，所述解算模块用于从北斗收发模块串口接收数据，并对数据进行处理将原码值转换成工程物理量并通过广播/组播方式发送给监控计算机，同时通过北斗收发模块以短报文的形式向机载系统发送所需的参数类型。
17.可选的，所述地面实时监控系统用于根据需要选择需要监控的关键参数信息，并对解算模块发送的工程物理量进行实时监控。
18.本发明技术效果：本发明公开了一种基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统，利用北斗导航系统短报文技术搭建简易的飞行试验实时监控系统，在飞行试验中地面监控系统可以实时选择试验机需要监控的关键状态数据，通过短报文发送给机载测试系统，机载测试系统控制采集器采集所需数据，再通过短报文将所需数据发送到地面接收设备，实现超远距离传输，地面监控系统解析后得到实时数据进行监控，可以有效提升飞行试验的安全性。
附图说明
19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
20.图1为本发明实施例基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统的结构示意图；
21.图2为本发明实施例基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统原理框图；
22.图3为本发明实施例基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统软件流程图。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
24.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
25.如图1-3所示，本实施例中提供一种基于北斗导航系统短报文的简易飞行试验实时监控系统，包括：机载采集发送部、卫星接收转发部和地面接收监控部；
26.所述机载采集发送部用于采集机载数据并转换为短报文消息，将所述短报文消息发送到所述卫星接收转发部；
27.所述卫星接收转发部用于接收或转发短报文消息；
28.所述地面接收监控部用于对接收到的短报文消息进行解算并实时监控。
29.进一步优化方案，所述机载采集发送部包括机载采集系统、上位机和机载北斗收发机，用于采集发送相关数据；
30.其中所述机载采集系统用于采集机载数据，所述机载数据包括飞机飞行过程中的自身数据、时间和位置信息、机载设备运行状态。
31.进一步优化方案，所述上位机用于通过串口通信得到机载北斗模块获得的地面参数选择信息，通过网口接收采集器子系统转发的数据，将所需的数据挑选出来并以串口通信方式以北斗接收机模块能够识别的数据格式转发给机载北斗模块。
32.进一步优化方案，所述机载北斗收发机用于接收地面发送的参数选择信息，并通过串口发送给上位机，同时将上位机发送的关键参数信息组成短报文消息包，通过发射天线经北斗通信卫星链路以短报文的方式发送到地面北斗接收模块。
33.进一步优化方案，所述卫星接收转发部采用北斗卫星系统。
34.进一步优化方案，所述地面接收监控部包括地面北斗收发机、解算模块和地面实时监控系统，采用北斗天线收发短报文解算成飞行数据进行地面实时监控；
35.其中所述地面北斗收发机用于接收机载北斗模块发送的短报文消息并转发给解算模块，并向机载北斗模块发送参数选择信息。
36.进一步优化方案，所述解算模块用于从北斗收发模块串口接收数据，并对数据进行处理将原码值转换成工程物理量并通过广播/组播方式发送给监控计算机，同时通过北斗收发模块以短报文的形式向机载系统发送所需的参数类型。
37.进一步优化方案，所述地面实时监控系统用于根据需要选择需要监控的关键参数信息，并对解算模块发送的工程物理量进行实时监控。
38.在飞行试验过程中，地面监控系统将需要监控的关键参数通过北斗天线以短报文的形式发送给机载短报文接收终端，然后经串口发送给机载控制系统，机载控制系统解算后得到所需的参数类型，控制采集器采集试验机的关键参数信息，再利用机载北斗收发机将试验机的关键参数信息通过北斗天线以短报文的形式发送给地面短报文接收终端，地面监控系统解算接收到的短报文得到试验机的飞行数据。试飞指挥员与试飞工程师可以通过这些飞行数据监控试验机的实时状态。
39.系统硬件组成系统主要由机载部分和地面接收部分组成，机载部分主要由机载北
斗模块、上位机、机载采集子系统组成。机载北斗模块接收地面发送的参数选择信息，并通过串口发送给上位机，同时将上位机发送的关键参数信息组成短报文消息包，通过发射天线经北斗通信卫星链路以短报文的方式发送到地面北斗接收模块。上位机为嵌入式计算机，主要作用是通过串口通信得到机载北斗模块收到的地面参数选择信息，通过网口接收采集器子系统转发的数据，将所需的数据挑选出来并以串口通信方式以北斗接收机模块可识别的数据格式转发给机载北斗模块。机载采集子系统负责采集飞机飞行过程中的各种数据、时间和定位信息、机载设备运行状态等数据。一部分加装数据由安装在飞机上的经过校准后的传感器采集，一部分数据从飞机上的总线和仪表系统抽取，采集系统对输入的信号进行滤波、放大、偏置和a/d转换处理后，进行编码处理，发送给记录器记录和上位机进行数据挑选。地面接收部分主要由北斗收发机、解算计算机、监控客户端等组成。地面北斗收发模块接收机载北斗模块发送的短报文消息并转发给解算计算机，并向机载北斗模块发送参数选择信息，除短报文通信功能外，配合模块控制软件还可以实现短报文通信组管理功能。解算计算机主要实现从北斗收发模块串口接收数据，并对数据进行处理将原码值转换成工程物理量并通过广播/组播方式发送给监控计算机，同时通过北斗收发模块以短报文的形式向机载系统发送所需的参数类型。地面实时监控系统主要根据需要选择需要监控的关键参数信息，并对解算计算机发送的飞机状态参数等工程物理量数据进行实时监控。
40.系统软件主要由上位机转发软件、地面解析软件、地面监控软件、北斗控制软件等组成。上位机转发软件主要完成对采集器转发网络数据进行解包、挑选所需参数、按照收发机所需串口通信格式转发数据。地面解析软件主要完成控制地面北斗模块发送所需参数类型，同时接收地面北斗收发机通过串口发出的数据，按照北斗短报文通信格式及串口协议进行解析并按照数据的icd文件进行工程物理量转换并以广播/组播方式发出。地面监控软件基于labview软件开发而成，按照广播/组播协议接收解析计算机发出的工程物理量数据并在实时监控软件中实时显示，实现包括飞机状态监控、电子地图、指令发送测等功能。北斗收发机地面控制软件主要实现对北斗收发模块通信id、短报文字节数、目标飞机短报文通信分组、串口通信设置等功能。
41.首先根据地面监控系统发送的参数选择信息配置上位机，对采集系统采集的参数进行挑选，然后通过串口发送给北斗收发机。北斗收发机通过串口接收上位机发送的数据，按协议组包后通过北斗短报文通信链路发送给地面北斗收发模块。地面北斗收发模块将接收到的数据通过串口发送给地面解算计算机，地面解算计算机将接收到的数据按协议解析后通过广播/组播发送给实时监控软件。实时监控软件将参数信息显示到监控界面上，供监控人员实时监控，同时可以在监控界面上挑选需要监控的参数配置，由串口发送给地面北斗收发机。地面北斗收发机将收到的参数配置信息通过短报文发送给机载北斗模块。机载北斗模块将接收到的配置信息发送给机载上位机软件，整个系统组成闭环链路。
42.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。