組件可以熱備切換的地基增強(qiáng)系統(tǒng)地面站設(shè)備及熱備切換方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種組件可以熱備切換的地基增強(qiáng)系統(tǒng)地面站設(shè)備，包括兩個(gè)地面數(shù)據(jù)處理模塊DCP1、DCP2，兩個(gè)甚高頻數(shù)據(jù)發(fā)射模塊VDB?S1、VDB?S2，以及兩個(gè)甚高頻數(shù)據(jù)接收模塊VDB?R1、VDB?R2，該設(shè)備將傳統(tǒng)系統(tǒng)的DCP、VDB?S、VDB?R設(shè)備模塊化并合一，合一后的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)處理與收發(fā)設(shè)備DCP?VDB，設(shè)置其中一個(gè)DCP模塊為主狀態(tài)，另外一個(gè)DCP模塊為備狀態(tài)，一個(gè)VDB?S模塊為主狀態(tài)，另外一個(gè)VDB?S模塊為備狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了綜合運(yùn)行狀態(tài)控制、冗余備份以及在線切換，通過(guò)DCP統(tǒng)一控制、更換故障模塊后，設(shè)備還原熱備狀態(tài)，維持整個(gè)設(shè)備連續(xù)正常工作的狀態(tài)，提高了設(shè)備的可靠性，將出現(xiàn)故障的模塊替換掉后，又還原為初始的主備冗余狀態(tài)，后續(xù)發(fā)生故障可以再行切換，增加了整個(gè)設(shè)備的可維護(hù)性。
【專利說(shuō)明】
組件可以熱備切換的地基増強(qiáng)系統(tǒng)地面站設(shè)備及熱備切換方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中的地基增強(qiáng)系統(tǒng)(GBAS)，特別涉及一種組件可以熱備切換的地基增強(qiáng)系統(tǒng)地面站設(shè)備。
技術(shù)背景
[0002]GBAS通過(guò)差分定位提高了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度(能夠達(dá)到米級(jí))，并通過(guò)一系列完好性監(jiān)視算法來(lái)提高系統(tǒng)的完好性、連續(xù)性、可用性等性能指標(biāo)，使機(jī)場(chǎng)覆蓋空域范圍內(nèi)配置相應(yīng)機(jī)載設(shè)備的飛機(jī)獲得I類(lèi)甚至更高標(biāo)準(zhǔn)的精密進(jìn)近著陸引導(dǎo)服務(wù)。
[0003]GBAS由地面站和機(jī)載設(shè)備組成，地面站包括四對(duì)參考接收機(jī)(RR)和天線、地面數(shù)據(jù)處理設(shè)備(DCP)、甚高頻數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備(VDB)及天線等。DCP通過(guò)結(jié)合來(lái)自四個(gè)RR的測(cè)量值產(chǎn)生可見(jiàn)衛(wèi)星的差分校正值，同時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)導(dǎo)航信號(hào)的異常形成完好性信息;然后把校正值、完好性信息和下滑道數(shù)據(jù)等信息(組合為差分增強(qiáng)報(bào)文)通過(guò)VDB設(shè)備播發(fā)給機(jī)載用戶；機(jī)載設(shè)備為多模式接收機(jī)，通過(guò)接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)以及地面站播發(fā)的差分增強(qiáng)報(bào)文，進(jìn)行差分定位解算以及完好性告警判斷處理等。
[0004]上述工作流程中，地面站各組成設(shè)備能夠持續(xù)無(wú)故障工作是保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行并達(dá)到系統(tǒng)所需性能指標(biāo)的前提。因此我們將DCP及VDB包括RR稱之為地面站的核心組件，若DCP或者VDB出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，由于系統(tǒng)中的四臺(tái)RR本身就具備了冗余備份能力，因此還要關(guān)注DCP、VDB的冗余備份以及在線切換設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于實(shí)際的需要，本發(fā)明提供了一種GBAS系統(tǒng)中地面站核心組件的整合方案，將DCP及VDB設(shè)備模塊化并進(jìn)行合一設(shè)計(jì)，合一后的設(shè)備稱之為數(shù)據(jù)處理與收發(fā)設(shè)備(DCP-VDB)，并對(duì)該合一設(shè)備的組成模塊進(jìn)行冗余備份及在線切換設(shè)計(jì)，在運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備自行對(duì)各個(gè)組成模塊的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，若某個(gè)模塊出現(xiàn)異常，將啟用備用模塊，保證業(yè)務(wù)不被中斷。設(shè)備同時(shí)給出告警信息，維護(hù)人員可將出現(xiàn)故障的模塊進(jìn)行更換，恢復(fù)設(shè)備的主備切換能力，具體技術(shù)方案是，一種組件可以熱備切換的地基增強(qiáng)系統(tǒng)地面站設(shè)備，包括兩個(gè)地面數(shù)據(jù)處理模塊DCPl、DCP2，兩個(gè)甚高頻數(shù)據(jù)發(fā)射模塊VDB-Sl、VDB-S2，以及兩個(gè)甚高頻數(shù)據(jù)接收模塊VDB-Rl、VDB-R2，其特征在于:將原地面站設(shè)備DCP及VDB模塊化并合一，合一后的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)處理與收發(fā)設(shè)備DCP-VDB，其內(nèi)部模塊連接關(guān)系為DCPl模塊、DCP2模塊之間通過(guò)串口雙向連接，VDB-Sl模塊、VDB-S2模塊和VDB-Rl模塊、VDB-R2模塊分別通過(guò)串口雙向連接DCPl模塊、DCP2模塊;與地面站其他組成設(shè)備的連接關(guān)系上，該合一設(shè)備的DCPl模塊、00?2模塊與1^1、1^2、1^3、1^4設(shè)備分別通過(guò)串口單向連接，￥08-31模塊、￥08-32模塊、VDB-Rl模塊、VDB-R2模塊分別通過(guò)射頻電纜與一個(gè)天線Ant連接，正常運(yùn)行過(guò)程中有一個(gè)DCP模塊、一個(gè)VDB-S模塊、二個(gè)VDB-R模塊同時(shí)工作，另外一個(gè)DCP、一個(gè)VDB-S處于待機(jī)狀態(tài)，能夠隨時(shí)切換。
[0006]熱備切換方法的具體工作步驟為，(一)準(zhǔn)備工作:I)、將DCP-VDB設(shè)備與GBAS地面站其他設(shè)備連接，包括參考接收機(jī)RR(含天線)、VDB收發(fā)天線；2 )、設(shè)置其中一個(gè)DCP模塊為主狀態(tài)，另外一個(gè)DCP模塊為備狀態(tài)，狀態(tài)信息通過(guò)模塊自身的存儲(chǔ)部件存儲(chǔ)，模塊重啟后狀態(tài)仍保存;3 )、設(shè)置其中一個(gè)VDB-S模塊為主狀態(tài)，另外一個(gè)VDB-S模塊為備狀態(tài)，狀態(tài)信息通過(guò)模塊自身的存儲(chǔ)部件存儲(chǔ)，模塊重啟后狀態(tài)仍保存，VDB-R無(wú)需設(shè)置模塊狀態(tài)；(二)設(shè)備運(yùn)行:I)、設(shè)備上電工作，配置為主狀態(tài)的DCP模塊、VDB-S模塊以及兩個(gè)VDB-R模塊開(kāi)始工作，配置為備狀態(tài)的DCP模塊、VDB-S模塊處于待機(jī)狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備切換;2)、DCP模塊在線切換，處于待機(jī)狀態(tài)的備DCP模塊監(jiān)聽(tīng)主DCP模塊的心跳信息，根據(jù)系統(tǒng)性能要求設(shè)置若在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到主DCP模塊的心跳，則認(rèn)為主DCP模塊出現(xiàn)故障，備DCP模塊自行切換為主狀態(tài)，并將狀態(tài)信息寫(xiě)入存儲(chǔ)部件，接管原主DCP模塊的工作，同時(shí)DCP給出告警信息，指示原主DCP模塊需更換，更換后的DCP模塊應(yīng)配置為備狀態(tài);3)、VDB-S模塊的在線切換，DCP將要發(fā)送的數(shù)據(jù)交給主VDB-S模塊進(jìn)行廣播，2個(gè)VDB-R分別接收廣播信號(hào)并反饋給DCP，DCP對(duì)比發(fā)送數(shù)據(jù)與兩個(gè)接收數(shù)據(jù)，如果全部相同，則無(wú)需切換，如果兩個(gè)接收數(shù)據(jù)相同，但與發(fā)射數(shù)據(jù)不同，則認(rèn)為VDB-S故障，通過(guò)DCP啟用備用VDB-S完成后續(xù)廣播功能，并設(shè)置后者為主狀態(tài)并存儲(chǔ)，同時(shí)DCP給出告警信息，提示更換原主VDB-S，更換后的VDB-S模塊應(yīng)配置為備狀態(tài);4)、VDB-R模塊的在線切換，DCP對(duì)比發(fā)送數(shù)據(jù)與兩個(gè)接收數(shù)據(jù)，如果發(fā)送數(shù)據(jù)與其中一個(gè)接收數(shù)據(jù)相同，與另一個(gè)接收數(shù)據(jù)不同，則認(rèn)為VDB-S無(wú)故障，接收到不同數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的VDB-R故障，同時(shí)DCP給出告警信息，提示更換對(duì)應(yīng)的VDB-R。
[0007]本發(fā)明的有益效果是可以在不中斷原有業(yè)務(wù)操作的情況下進(jìn)行在線切換，維持整個(gè)設(shè)備連續(xù)正常工作的狀態(tài)，提高了設(shè)備的可靠性，將出現(xiàn)故障的模塊替換掉后，又還原為初始的主備冗余狀態(tài)，后續(xù)發(fā)生故障可以再行切換，增加了整個(gè)設(shè)備的可維護(hù)性。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明內(nèi)部模塊連接圖；
圖2是本發(fā)明與系統(tǒng)其他設(shè)備的連接圖；
圖3是本發(fā)明的DCP模塊在線切換流程圖；
圖4是本發(fā)明的VDB模塊在線切換流程圖；
圖5是傳統(tǒng)地基增強(qiáng)系統(tǒng)組成設(shè)備連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖1、2所示，一種組件可以熱備切換的地基增強(qiáng)系統(tǒng)地面站設(shè)備，包括兩個(gè)地面數(shù)據(jù)處理模塊DCPl、DCP2，兩個(gè)甚高頻數(shù)據(jù)發(fā)射模塊VDB-Sl、VDB-S2，以及兩個(gè)甚高頻數(shù)據(jù)接收模塊VDB-Rl、VDB-R2，其特征在于:將原地面站設(shè)備DCP及VDB模塊化并合一，合一后的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)處理與收發(fā)設(shè)備DCP-VDB，其內(nèi)部模塊連接關(guān)系為DCPl模塊、DCP2模塊之間通過(guò)串口雙向連接，VDB-Sl模塊、VDB-S2模塊和VDB-Rl模塊、VDB-R2模塊分別通過(guò)串口雙向連接DCPl模塊、DCP2模塊;與地面站其他組成設(shè)備的連接關(guān)系上，該合一設(shè)備的DCPl模塊、DCP2模塊與RRl、RR2、RR3、RR4設(shè)備分別通過(guò)串口單向連接，VDB-SI模塊、VDB-S2模塊、VDB-Rl模塊、VDB-R2模塊分別通過(guò)射頻電纜與一個(gè)天線Ant連接。正常運(yùn)行過(guò)程中有一個(gè)DCP模塊、一個(gè)VDB-S模塊、二個(gè)VDB-R模塊同時(shí)工作，另外一個(gè)DCP、一個(gè)VDB-S處于待機(jī)狀態(tài)，能夠隨時(shí)切換。
[0010]熱備切換方法的具體工作步驟為，
(一)工作前的準(zhǔn)備工作，如圖1、2所示，
1)、將DCP-VDB設(shè)備與GBAS地面站其他設(shè)備連接，包括參考接收機(jī)RR(含天線)、VDB收發(fā)天線等；
2)、設(shè)置其中一個(gè)DCP模塊為主狀態(tài)，另外一個(gè)DCP模塊為備狀態(tài)，狀態(tài)信息通過(guò)模塊自身的存儲(chǔ)部件存儲(chǔ)，模塊重啟后狀態(tài)仍保存；
3)、設(shè)置其中一個(gè)VDB-S模塊為主狀態(tài)，另外一個(gè)VDB-S模塊為備狀態(tài)，狀態(tài)信息通過(guò)模塊自身的存儲(chǔ)部件存儲(chǔ)，模塊重啟后狀態(tài)仍保存，VDB-R無(wú)需設(shè)置模塊狀態(tài)；
(二)設(shè)備運(yùn)行
1)、設(shè)備上電工作，配置為主狀態(tài)的DCP模塊、VDB-S模塊以及兩個(gè)VDB-R模塊開(kāi)始工作，配置為備狀態(tài)的DCP模塊、VDB-S模塊處于待機(jī)狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備切換；
2)、DCP模塊在線切換過(guò)程如圖3所示，處于待機(jī)狀態(tài)的備DCP模塊監(jiān)聽(tīng)主DCP模塊的心跳信息，若在一段時(shí)間內(nèi)(根據(jù)系統(tǒng)性能要求設(shè)置)沒(méi)有收到主DCP模塊的心跳，則認(rèn)為主DCP模塊出現(xiàn)故障，備DCP模塊自行切換為主狀態(tài)，并將狀態(tài)信息寫(xiě)入存儲(chǔ)部件，接管原主DCP模塊的工作。同時(shí)DCP給出告警信息，指示原主DCP模塊需更換。更換后的DCP模塊應(yīng)配置為備狀態(tài)；
3)、VDB-S模塊的在線切換過(guò)程如圖4所示，DCP將要發(fā)送的數(shù)據(jù)交給主VDB-S模塊進(jìn)行廣播，二個(gè)VDB-R分別接收廣播信號(hào)并反饋給DCP JCP對(duì)比發(fā)送數(shù)據(jù)與兩個(gè)接收數(shù)據(jù)，如果全部相同，則無(wú)需切換；如果兩個(gè)接收數(shù)據(jù)相同，但與發(fā)射數(shù)據(jù)不同，則認(rèn)為VDB-S故障，通過(guò)DCP啟用備用VDB-S完成后續(xù)廣播功能，并設(shè)置后者為主狀態(tài)并存儲(chǔ)。同時(shí)DCP給出告警信息，提示更換原主VDB-S ο更換后的VDB-S模塊應(yīng)配置為備狀態(tài)；
4)、VDB-R模塊的在線切換過(guò)程如圖4所示，DCP對(duì)比發(fā)送數(shù)據(jù)與兩個(gè)接收數(shù)據(jù)，如果發(fā)送數(shù)據(jù)與其中一個(gè)接收數(shù)據(jù)相同，與另一個(gè)接收數(shù)據(jù)不同，則認(rèn)為VDB-S無(wú)故障，接收到不同數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的VDB-R故障。同時(shí)DCP給出告警信息，提示更換對(duì)應(yīng)的VDB-R。
[0011]其特征是:
本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)GBAS系統(tǒng)地面站如圖5所示的三個(gè)核心設(shè)備(DCP、VDB-S、VDB-R)模塊化并進(jìn)行了整合設(shè)計(jì)，合一后為一個(gè)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)了
1、綜合運(yùn)行狀態(tài)控制。
[0012]2、冗余備份以及在線切換。
[0013]3、設(shè)備組成模塊的熱備切換通過(guò)DCP統(tǒng)一控制。
[0014]4、更換故障模塊后，設(shè)備還原熱備狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種組件可以熱備切換的地基增強(qiáng)系統(tǒng)地面站設(shè)備，包括兩個(gè)地面數(shù)據(jù)處理模塊DCPl、DCP2，兩個(gè)甚高頻數(shù)據(jù)發(fā)射模塊VDB-Sl、VDB_S2，以及兩個(gè)甚高頻數(shù)據(jù)接收模塊VDB-Rl、VDB-R2，其特征在于:將傳統(tǒng)地面站設(shè)備DCP、VDB-S及VDB-R模塊化并合一，合一后的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)處理與收發(fā)設(shè)備DCP-VDB，其內(nèi)部模塊連接關(guān)系為DCPI模塊、DCP2模塊之間通過(guò)串口雙向連接，VDB-Sl模塊、VDB-S2模塊和VDB-Rl模塊、VDB-R2模塊分別通過(guò)串口雙向連接DCPl模塊、DCP2模塊；與地面站其他組成設(shè)備的連接關(guān)系上，該合一設(shè)備的DCPl模塊、DCP2模塊與RRl、RR2、RR3、RR4設(shè)備分別通過(guò)串口單向連接，VDB-SI模塊、VDB-S2模塊、VDB-Rl模塊、VDB-R2模塊分別通過(guò)射頻電纜與一個(gè)天線Ant連接，正常運(yùn)行過(guò)程中有一個(gè)DCP模塊、一個(gè)VDB-S模塊、二個(gè)VDB-R模塊同時(shí)工作，另外一個(gè)DCP、一個(gè)VDB-S處于待機(jī)狀態(tài)，能夠隨時(shí)切換。2.—種采用權(quán)利要求1所述的可以熱備切換的地基增強(qiáng)系統(tǒng)地面站設(shè)備的熱備切換方法，其特征在于:熱備切換方法的具體工作步驟為， (一)準(zhǔn)備工作 I)、將DCP-VDB設(shè)備與GBAS地面站其他設(shè)備連接，包括參考接收機(jī)RR(含天線)、VDB收發(fā)天線等； 2)、設(shè)置其中一個(gè)DCP模塊為主狀態(tài)，另外一個(gè)DCP模塊為備狀態(tài)，狀態(tài)信息通過(guò)模塊自身的存儲(chǔ)部件存儲(chǔ)，模塊重啟后狀態(tài)仍保存； 3)、設(shè)置其中一個(gè)VDB-S模塊為主狀態(tài)，另外一個(gè)VDB-S模塊為備狀態(tài)，狀態(tài)信息通過(guò)模塊自身的存儲(chǔ)部件存儲(chǔ)，模塊重啟后狀態(tài)仍保存； VDB-R無(wú)需設(shè)置模塊狀態(tài)； 設(shè)備運(yùn)行 1)、設(shè)備上電工作，配置為主狀態(tài)的DCP模塊、VDB-S模塊以及兩個(gè)VDB-R模塊開(kāi)始工作，配置為備狀態(tài)的DCP模塊、VDB-S模塊處于待機(jī)狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備切換； 2)、DCP模塊在線切換 處于待機(jī)狀態(tài)的備DCP模塊監(jiān)聽(tīng)主DCP模塊的心跳信息，根據(jù)系統(tǒng)性能要求設(shè)置若在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到主DCP模塊的心跳，則認(rèn)為主DCP模塊出現(xiàn)故障，備DCP模塊自行切換為主狀態(tài)，并將狀態(tài)信息寫(xiě)入存儲(chǔ)部件，接管原主DCP模塊的工作，同時(shí)DCP給出告警信息，指示原主DCP模塊需更換，更換后的DCP模塊應(yīng)配置為備狀態(tài)； 3)、VDB-S模塊的在線切換 DCP將要發(fā)送的數(shù)據(jù)交給主VDB-S模塊進(jìn)行廣播，二個(gè)VDB-R分別接收廣播信號(hào)并反饋給DCP，DCP對(duì)比發(fā)送數(shù)據(jù)與兩個(gè)接收數(shù)據(jù)，如果全部相同，則無(wú)需切換;如果兩個(gè)接收數(shù)據(jù)相同，但與發(fā)射數(shù)據(jù)不同，則認(rèn)為VDB-S故障，通過(guò)DCP啟用備用VDB-S完成后續(xù)廣播功能，并設(shè)置后者為主狀態(tài)并存儲(chǔ)； 同時(shí)DCP給出告警信息，提示更換原主VDB-S，更換后的VDB-S模塊應(yīng)配置為備狀態(tài)； 4)、VDB-R模塊的在線切換 DCP對(duì)比發(fā)送數(shù)據(jù)與兩個(gè)接收數(shù)據(jù)，如果發(fā)送數(shù)據(jù)與其中一個(gè)接收數(shù)據(jù)相同，與另一個(gè)接收數(shù)據(jù)不同，則認(rèn)為VDB-S無(wú)故障，接收到不同數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的VDB-R故障，同時(shí)DCP給出告警信息，提示更換對(duì)應(yīng)的VDB-R。
【文檔編號(hào)】G01S19/41GK105866809SQ201610372443
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】劉金棟, 李延波, 劉勝杰, 夏連杰, 高麗哲, 俞光日, 馬鳳乾, 沈亞峰
【申請(qǐng)人】天津七二通信廣播有限公司, 天津七一二通信廣播有限公司