專利名稱：飛行實(shí)時(shí)仿真監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于將飛機(jī)的飛行參數(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航信息實(shí)時(shí)傳輸、仿真的監(jiān)控系統(tǒng)。
一般飛機(jī)在飛行過程中的飛行參數(shù)和信息，如飛行員與地面指揮員的對(duì)話、飛機(jī)各系統(tǒng)的工作狀態(tài)等都傳輸給“飛機(jī)黑匣子”，飛機(jī)與地面的聯(lián)系主要是靠飛行員與地面指揮的對(duì)話進(jìn)行的。飛機(jī)的飛行姿態(tài)、高度、位置等數(shù)據(jù)是由地面雷達(dá)對(duì)空中飛機(jī)的監(jiān)視得到。當(dāng)飛機(jī)在空中發(fā)生特情時(shí)，主要是由飛行員通過電臺(tái)進(jìn)行空地溝通，對(duì)于飛機(jī)的飛行安全、空中故障的及時(shí)處置以及飛行質(zhì)量的監(jiān)控、輔助飛行指揮等都存在著很多不便，難以滿足飛行中及著陸后的故障分析和飛行中的有效指揮，尤其是多架飛機(jī)的位置、姿態(tài)信息不能直觀地顯示出來，對(duì)于準(zhǔn)確地實(shí)施飛行指揮調(diào)度有著一定的困難。美國專利5,9743,94公開了一種“遠(yuǎn)程飛機(jī)全球監(jiān)控系統(tǒng)”《Remote，aircraft，global，paperless maintenance system》，它是通過飛機(jī)傳感器將飛機(jī)的位置、高度、速度、控制面調(diào)整、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度、應(yīng)力和燃料等數(shù)據(jù)以聲音及視頻信號(hào)傳送到地面控制中心，監(jiān)聽記錄這些信息并加以分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控飛機(jī)的操作情況；另外，這些信號(hào)還可通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)或全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)傳送到地面指揮中心和交管中心。此系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)均是由各種傳感器取得，視頻信號(hào)是由攝像機(jī)捕獲，這種設(shè)備比較復(fù)雜，占用飛機(jī)的機(jī)內(nèi)空間較多，在小型飛機(jī)上難以實(shí)現(xiàn)的，而且，該系統(tǒng)不能直觀、形象地了解飛機(jī)在空中的姿態(tài)。
為了提供一種能夠適應(yīng)飛機(jī)有效空間的飛行實(shí)時(shí)仿真監(jiān)控系統(tǒng)，本實(shí)用新型采用的技術(shù)解決方案是，系統(tǒng)由地面設(shè)備和機(jī)上設(shè)備兩部分組成，機(jī)上設(shè)備由數(shù)傳電臺(tái)、通訊控制器、頻率選擇器、電源盒及電臺(tái)天線組成，機(jī)載電纜將通訊控制器與數(shù)傳電臺(tái)連接在一起，同時(shí)與頻率選擇器連接，電臺(tái)天線接在數(shù)傳電臺(tái)上，電源盒向各組件提供電源；地面設(shè)備由接收電臺(tái)、地面站預(yù)處理器、地面天線、局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主控機(jī)、終端機(jī)、地面電源及地面檢查器等組成，地面天線與接收電臺(tái)相接，地面電臺(tái)通過預(yù)處理器接于主控機(jī)上，主控機(jī)與多個(gè)終端機(jī)相接。
本實(shí)用新型以通訊控制器取代了原有的各種傳感器和攝像機(jī)，使得本系統(tǒng)的機(jī)上設(shè)備的體積大大減小，但數(shù)據(jù)量大大增加，與本實(shí)用新型的地面設(shè)備相配合，還具有了輔助飛行指揮、飛行質(zhì)量監(jiān)控、輔助特情處置和飛行事故取證等功能，在所轄范圍內(nèi)能準(zhǔn)確地提供飛機(jī)的姿態(tài)信息，同步顯示最多可達(dá)30架飛機(jī)，并以實(shí)時(shí)飛行仿真、參數(shù)顯示、數(shù)字地圖等形象直觀的形式，顯示任意一架飛機(jī)的座艙儀表指示、飛機(jī)姿態(tài)及各主要系統(tǒng)的重要參數(shù)，幫助指揮員及時(shí)掌握飛機(jī)的狀態(tài)和位置，準(zhǔn)確地實(shí)施飛行指揮調(diào)度；在地面同步顯示飛機(jī)從開車滑出到著陸關(guān)車全過程的飛行姿態(tài)，供飛行指揮員、塔臺(tái)機(jī)務(wù)值班員、領(lǐng)航參謀指揮監(jiān)控飛機(jī)。
本系統(tǒng)的地面設(shè)備可設(shè)多個(gè)終端機(jī)，分別處理多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)，并可以利用觸摸式熒光屏隨時(shí)察看空中任意一架飛機(jī)的飛行情況，掌握飛機(jī)所處位置，視情況對(duì)飛行員的飛行動(dòng)作實(shí)施指導(dǎo)，監(jiān)控飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)技術(shù)性能，并將這些信息貯存在計(jì)算機(jī)內(nèi)，便于事后進(jìn)行技術(shù)分析；塔臺(tái)有關(guān)值勤人員利用該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況，對(duì)空中出現(xiàn)的異常情況，系統(tǒng)能自動(dòng)作出判斷，通報(bào)地面并提出警示，指揮員可按照特情處置措施，指導(dǎo)和幫助飛行員正確處置空中特情；該系統(tǒng)能將任意一架“失事”飛機(jī)飛行全過程的主要信息貯存在系統(tǒng)地面站的計(jì)算機(jī)內(nèi)，具有與“黑匣子”類似的功能，一旦發(fā)生飛行事故，即使“黑匣子”失效，也可以通過地面站重現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)，幫助分析查找事故原因。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的機(jī)上部分原理框圖；圖3為本實(shí)用新型地面部分原理框圖；圖4為本實(shí)用新型的通訊控制器框圖。
天線1將接收到的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳入衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置2，各種飛行參數(shù)信息3和衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置2用電纜與預(yù)處理控制裝置4連接，然后，經(jīng)機(jī)載數(shù)傳裝置5發(fā)送給差分?jǐn)?shù)傳裝置7，差分?jǐn)?shù)傳裝置7通過連接電纜經(jīng)地面數(shù)傳裝置6到數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)8。
機(jī)上設(shè)備的主要組成是，數(shù)傳電臺(tái)12、通訊控制器10、電源盒11、電臺(tái)天線14、頻率選擇器13等，通訊控制器10內(nèi)設(shè)的4個(gè)CPU，分別為MCPU、FCPU、GCPU和BCPU。FCPU與GCPU主要功能為收集飛行參數(shù)和GPS信號(hào)，BCPU用作平顯數(shù)據(jù)的處理，MCPU接收GCPU、FCPU和BCPU的數(shù)據(jù)信息，MCPU和電臺(tái)的通訊速率從9.6Kbps～640Kbps可選；并總體協(xié)調(diào)各部分之間的通信，并將衛(wèi)星導(dǎo)航接收裝置2的信息或飛行參數(shù)3(在圖2中為9)通過電纜送入預(yù)處理控制裝置4中做預(yù)處理后，控制數(shù)傳電臺(tái)12在其信道時(shí)隙中發(fā)送信息，同時(shí)傳輸給頻率選擇器13，頻率選擇器13將數(shù)傳電臺(tái)12頻道的更改信號(hào)反饋到通訊控制器10再輸入數(shù)傳電臺(tái)12，電源盒11提供全部機(jī)載設(shè)備的電源。(各組成單元之間均由電纜連接)。
地面設(shè)備主要包括地面天線14、接收電臺(tái)15、地面站預(yù)處理器16、局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(包括集線器、網(wǎng)卡、網(wǎng)線等)、主控機(jī)17、終端機(jī)18、地面電源19及地面檢查器等。(各單元之間由電纜線連接)。它的監(jiān)控容量為30架飛機(jī)，單架飛機(jī)傳送基本信息量為36字節(jié)(包括基本導(dǎo)航信息與飛機(jī)狀態(tài)碼)，作用距離為高度在10000m時(shí)不小于350km，定位精度不大于10m，數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bps，數(shù)據(jù)更新率為0.5次/秒。機(jī)上預(yù)處理裝置4處理后的信息被傳送入主控機(jī)17，主控機(jī)17一方面以二維平面地圖顯示飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置、飛行參數(shù)，另一方面將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至各個(gè)終端機(jī)18，終端機(jī)18分別以數(shù)字地圖、實(shí)時(shí)參數(shù)的形式顯示飛行航跡、位置等，同時(shí)逼真地仿真座艙儀表和飛機(jī)姿態(tài)的變化，此外，根據(jù)實(shí)際飛行情況，可隨時(shí)上傳指令，控制數(shù)據(jù)的發(fā)送或改變發(fā)送次序。
權(quán)利要求1.一種由機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備兩部分組成的飛行實(shí)時(shí)仿真監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，機(jī)上設(shè)備由數(shù)傳電臺(tái)、通訊控制器、頻率選擇器、電源盒及電臺(tái)天線組成，機(jī)載電纜將通訊控制器與數(shù)傳電臺(tái)連接在一起，同時(shí)與頻率選擇器連接，電臺(tái)天線接在數(shù)傳電臺(tái)上，電源盒向各組件提供電源；地面設(shè)備由接收電臺(tái)、地面站預(yù)處理器、地面天線、局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主控機(jī)、終端機(jī)、地面電源及地面檢查器等組成，地面天線與接收電臺(tái)相接，地面電臺(tái)通過預(yù)處理器接于主控機(jī)上，主控機(jī)與多個(gè)終端機(jī)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行實(shí)時(shí)仿真監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，機(jī)上通訊控制器內(nèi)設(shè)有4個(gè)CPU。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行實(shí)時(shí)仿真監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，通訊控制器的出口設(shè)置擴(kuò)展接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于將飛機(jī)的飛行參數(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航信息實(shí)時(shí)、仿真地傳輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)。它是由地面設(shè)備和機(jī)上設(shè)備兩部分組成，將飛機(jī)的飛行參數(shù)通過飛機(jī)上的通訊控制器、數(shù)傳電臺(tái)、電臺(tái)天線實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲?，或傳送到?dǎo)航衛(wèi)星上再發(fā)送到地面站，通過預(yù)處理器、主控機(jī)輸給多個(gè)終端機(jī)實(shí)時(shí)仿真地顯示出飛機(jī)飛行的姿態(tài)、位置，終端機(jī)分別以數(shù)字地圖、實(shí)時(shí)參數(shù)的形式顯示飛行航跡，仿真座艙儀表、飛機(jī)姿態(tài)的變化以及飛機(jī)各舵面的變化和起落架的收放，隨時(shí)將信號(hào)上傳到機(jī)載設(shè)備，并能將任意一架“失事”飛機(jī)飛行全過程的主要信息貯存在系統(tǒng)地面站的計(jì)算機(jī)內(nèi)，具有與“黑匣子”類似的功能，一旦發(fā)生飛行事故，即使“黑匣子”失效，也可以通過地面站重現(xiàn)飛行數(shù)據(jù)，幫助分析查找事故原因。
文檔編號(hào)G05D1/00GK2532511SQ0123207
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2001年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者王永坤, 魏鋼, 王小旋, 宋勇, 朱亞非, 常砢, 傅前哨, 李學(xué)仁, 王錫寬, 傅長(zhǎng)明, 蘇颺 申請(qǐng)人:北京超翼技術(shù)研究所有限公司, 中國人民解放軍濟(jì)南軍區(qū)空軍航空中心修理廠, 北京睿驪通電子技術(shù)有限公司