專利名稱：實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，屬于通信技術領域。
背景技術：
在飛機飛行訓練過程中，及時準確地獲取飛機的飛行狀態(tài)參數(shù)是一項十分重要的工作。但是目前用于飛機飛參數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)姆绞絽s存在比較大的缺陷，主要體現(xiàn)在以下兩方面。
第一點是時分組網(wǎng)協(xié)議不靈活，不能根據(jù)飛機在飛行訓練過程中所負擔的訓練任務不同，靈活地給參加飛行訓練的每架飛機分配其所需要的數(shù)據(jù)發(fā)送時隙。比如，進行空中格斗訓練飛行的飛機，其飛參數(shù)據(jù)傳輸?shù)母滤俾市枰?Hz，即一秒鐘內需要5個時隙傳送5次飛參數(shù)據(jù)；進行起、落或空域訓練飛行的飛機，其飛參數(shù)據(jù)傳輸更新速率僅需1Hz或0.5Hz，即一秒或兩秒種內僅需用一個時隙傳送一次飛參數(shù)據(jù)。同時，地面上傳給飛機的數(shù)據(jù)更新速率一般為0.5Hz，即兩秒種內用一個時隙傳送一次飛參數(shù)據(jù)。因此，每架飛機在飛行訓練過程中，隨著其訓練任務的變化，需要靈活地為其分配時隙?，F(xiàn)有的用于飛參數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)協(xié)議是每架飛機固定分配一個或幾個時隙，不能靈活變動。這種固定分配方式不能滿足飛行訓練任務變化的需要，一方面可能造成時隙浪費，另一方面又可能在需要數(shù)據(jù)更新率高時不能隨時增加分配的時隙，從而不能滿足實際使用的需要。
第二點在于現(xiàn)有飛參數(shù)據(jù)在無線傳輸?shù)倪^程中沒有對飛參數(shù)據(jù)進行壓縮和解壓縮操作，浪費了寶貴的頻譜資源。眾所周知，頻譜資源是很珍貴的，尤其是航空通信中所使用的無線頻譜資源更加珍貴。為了節(jié)約頻譜資源，飛參數(shù)據(jù)在傳輸之前很必要進行壓縮，在傳輸之后在收方解壓縮。但是到目前為止，飛參數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)在無線傳輸?shù)倪^程中尚沒有進行壓縮和解壓縮操作。另一方面，現(xiàn)有針對語音和圖像數(shù)據(jù)的壓縮方法已有很多，例如可以將原來16Kbit-64Kbit的語音數(shù)據(jù)，根據(jù)不同用途的需要壓縮到8Kbit，4.8Kbit或2.4Kbit，也可以將原來200Mbit的電視圖像數(shù)據(jù)壓縮到30Mbit左右；還可以將變化較慢的圖像數(shù)據(jù)壓縮到2Mbit，1Mbit，384Kbit或64Kbit。但是，飛參數(shù)據(jù)的特性與語音或圖像數(shù)據(jù)的特性不同，其壓縮和解壓縮方法也有不同。飛參數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮不能搬用現(xiàn)有語音或圖像數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法。該方法用于地空無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之中。在該系統(tǒng)中采用我們獨有的時分組網(wǎng)和飛參數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮方案，可以實現(xiàn)飛參數(shù)據(jù)靈活、高效地傳輸。
為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術方案一種實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，用在由地面?zhèn)鬏斉_和至少一個機載傳輸臺組成的地空無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之中；所述地面?zhèn)鬏斉_安裝在機場地面上，包括電臺及電臺天線、通信控制器、飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置、計算機、GPS接收機及GPS天線，所述電臺、計算機和GPS接收機分別與所述通信控制器相連接，飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置接在所述通信控制器和所述計算機之間；所述機載傳輸臺安裝在飛機上，包括機載電臺及電臺天線、機載通信控制器、機載飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置以及機載GPS接收機及GPS天線，所述機載電臺、機載飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置和機載GPS接收機分別與所述機載通信控制器相連接，其特征在于所述地面?zhèn)鬏斉_與所有機載傳輸臺之間以及機載傳輸臺之間共同使用一個無線信道構成一個時分多址通信網(wǎng)；所述時分多址通信網(wǎng)通過如下步驟實現(xiàn)首先將一個固定的時間周期劃分成周期循環(huán)的時幀，利用時幀的時間標志產(chǎn)生時幀內的時格，將連續(xù)的若干時格拼接成時隙，將第一個時隙分配給地面?zhèn)鬏斉_，其余的時隙劃分為若干組，組的個數(shù)根據(jù)飛機飛參數(shù)據(jù)傳輸傳輸所需要的最高更新速率確定，分完組后給組和組中時隙編號，將編號后的時隙按照占用兩個或者兩個以上時隙的其占用時隙在時幀內是等間隔分布的原則分配給各個機載傳輸臺。
本發(fā)明所述的實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法針對航空飛行訓練飛參數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶋H需要，能夠根據(jù)飛行訓練任務的變化，靈活地給每架參訓飛機分配其所需要的時隙，即分配其所需要的飛參數(shù)據(jù)傳輸更新速率，這樣就保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩行АＡ硗?，在?shù)據(jù)傳輸前后進行壓縮和解壓縮操作，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，?jié)約了寶貴的航空頻譜資源。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1為地面?zhèn)鬏斉_的組成結構圖。
圖2為機載傳輸臺的組成結構圖。
圖3為2秒時幀的構成示意圖。
具體實施例方式
下面首先對實施本發(fā)明所述方法的地空無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)作出說明。無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由安裝在機場地面的地面?zhèn)鬏斉_和至少一個安裝在飛機上的機載傳輸臺組成。
地面?zhèn)鬏斉_的任務是將地面需要上傳給飛機的數(shù)據(jù)，比如指揮引導數(shù)據(jù)，雷達情報數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)等發(fā)送給飛機，并接受所有參訓飛機下傳的飛參數(shù)據(jù)。它的組成如圖1所示，包括電臺及電臺天線提供發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的無線信道；通信控制器實現(xiàn)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理；實現(xiàn)無線傳輸時分組網(wǎng)協(xié)議，控制電臺按照組網(wǎng)協(xié)議進行發(fā)送或接收；飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置是將接收到的已壓縮飛參數(shù)據(jù)，還原為未壓縮的飛參數(shù)據(jù)；計算機實現(xiàn)系統(tǒng)控制、指令輸入和系統(tǒng)參數(shù)顯示；實現(xiàn)人機接口；GPS接收機及GPS天線給系統(tǒng)提供時分組網(wǎng)的秒脈沖定時信號。
地面?zhèn)鬏斉_以通信控制器為核心，無線電臺、計算機和GPS接收機分別與通信控制器相連接，飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置接在通信控制器和計算機之間，下行數(shù)據(jù)從飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置處獲得，而上行數(shù)據(jù)則直接進入通信控制器。
機載傳輸臺的任務是將飛機上的飛參數(shù)據(jù)，比如位置數(shù)據(jù)、飛機姿態(tài)數(shù)據(jù)、發(fā)動機數(shù)據(jù)等發(fā)送給地面和其它飛機，并接收地面?zhèn)鬏斉_和其它機載傳輸臺發(fā)送的數(shù)據(jù)。它的組成如圖2所示，其組成包括電臺及電臺天線提供發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的無線信道；通信控制器實現(xiàn)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理；實現(xiàn)無線傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)協(xié)議，控制電臺按照組網(wǎng)協(xié)議進行發(fā)送或接收。組網(wǎng)協(xié)議與地面?zhèn)鬏斉_配套實施；
飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置是將接收到的已壓縮飛參數(shù)據(jù)，還原為未壓縮的飛參數(shù)據(jù)；GPS接收機及GPS天線給系統(tǒng)提供時分組網(wǎng)的秒脈沖定時信號；給飛機提供導航數(shù)據(jù)。
另外，機載傳輸臺中的通信控制器還具有接收計算機指令的接口。計算機不安裝在飛機上，它只在飛機停在地面時使用，通過電纜與通信控制器連接或分離，以實現(xiàn)系統(tǒng)工作參數(shù)的設置和顯示。
機載傳輸臺也以通信控制器為核心，無線電臺、飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置和GPS接收機分別與通信控制器相連接，飛參數(shù)據(jù)經(jīng)過飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置后進入通信控制器，上行數(shù)據(jù)直接從通信控制器處輸出。
地面?zhèn)鬏斉_和所有機載傳輸臺之間以及機載傳輸臺彼此之間共同使用一個無線信道，組成一個無線時分多址通信網(wǎng)。網(wǎng)內設有專用地址編號和同播編號，可用廣播方式或點到點方式進行數(shù)據(jù)通信，其中使用同播編號可實現(xiàn)廣播通信，使用專門地址編號可實現(xiàn)點到點通信。
本發(fā)明所述方法的目的是將通信時隙按地面?zhèn)鬏斉_和機載傳輸臺所需要的數(shù)據(jù)更新速率靈活地分配給它們。需要更新率高的在2秒幀內多分配幾個時隙，反之少分配幾個時隙。比如，需要更新率為5Hz的在2秒幀內分配10個時隙；需要1Hz的分配2個時隙；需要0.5Hz的分配1個時隙。
因為時幀和時隙在時間軸上是循環(huán)出現(xiàn)的，同時系統(tǒng)中所有臺，包括地面?zhèn)鬏斉_和機載傳輸臺，在每個時隙中發(fā)送的都是最新數(shù)據(jù)，所以每個臺根據(jù)它在2秒時幀內占用的時隙數(shù)不同，便可獲得不同的數(shù)據(jù)更新速率。同時，由于系統(tǒng)的時幀和時隙在GPS秒脈沖定時下是同步運轉的，所以各臺所使用的不同時隙不會混疊。這樣，整個系統(tǒng)就在一個無線信道上組成了一個時分多址網(wǎng)。這個網(wǎng)內的地面?zhèn)鬏斉_和所有機載傳輸臺彼此之間均能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
上述地面?zhèn)鬏斉_的時隙分配是通過PC機設置的，可以根據(jù)地面?zhèn)鬏斉_發(fā)送數(shù)據(jù)量的多少，用時格拼接成不同的時隙寬度，數(shù)據(jù)量大用較多時格拼接成較寬的時隙，反之用較少時格拼接成較窄時隙。
上述機載傳輸臺的時隙分配有兩種方式。一是通過計算機的設置；二是無線遙控設置，即通過地面?zhèn)鬏斉_向機載傳輸臺發(fā)送控制指令進行設置。另外，機載傳輸臺通過計算機也可象地面?zhèn)鬏斉_一樣，根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)量的多少，用時格拼接成不同的時隙寬度。
一般進行飛行訓練的飛機根據(jù)其擔當?shù)娘w行訓練任務不同，飛參數(shù)據(jù)傳輸更新速率分別需要5Hz、1Hz或0.5Hz；地面上傳給飛機的數(shù)據(jù)需要0.5Hz的更新速率。這就要求它們共同使用的時幀長度為各個更新周期的最小公倍數(shù)，即為2秒。
GPS秒脈沖是地面?zhèn)鬏斉_和所有機載傳輸臺的的統(tǒng)一時鐘源。整個網(wǎng)絡在GPS秒脈沖的統(tǒng)一定時下，利用地面?zhèn)鬏斉_上傳數(shù)據(jù)中的地址代碼標志，歸零所有機載傳輸臺中機載通信控制器的分頻器；或者用GPS的分時鐘標志，歸零地面?zhèn)鬏斉_中的通信控制器和機載傳輸臺中機載通信控制器的分頻器，產(chǎn)生周期循環(huán)的時幀，利用時幀的時間標志產(chǎn)生時幀內的時格，將連續(xù)的若干時格拼接成時隙。將無線信道按2秒為單位劃分成時幀，再將時幀劃分成若干時格，將連續(xù)的若干時格拼接成時隙，這樣就將時幀分成了若干時隙。各臺都利用GPS秒脈沖定時，即可構成在整個網(wǎng)絡中處于同步運轉的時幀、時格和時隙。2秒時幀的構成如圖3所示，它的產(chǎn)生有兩種方法。一是地面?zhèn)鬏斉_從任一秒，比如第n秒開始的0號時隙向機載傳輸臺發(fā)射數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中含有地面?zhèn)鬏斉_的地址代號標志，并用n秒脈沖歸零除2分頻器，GPS秒脈沖經(jīng)除2分頻后，便得到地面?zhèn)鬏斉_的2秒時幀。機載傳輸臺接收到地面?zhèn)鬏斉_的數(shù)據(jù)后歸零除2分頻器，便可得到與地面?zhèn)鬏斉_同步的2秒時幀。另一種方法是利用GPS分時鐘標志歸零地面?zhèn)鬏斉_通信控制器和機載傳輸臺的機載通信控制器的除2分頻器。有了2秒時幀之后，通過微處理器不難產(chǎn)生時格和時隙。用以上思路和方法，根據(jù)需要可產(chǎn)生任意長度的時幀。
圖3中，(a)為GPS秒脈沖，(b)是時幀、時格和時隙結構。假設取時格Δt＝0.5ms，那么2秒幀共有4000個時格。利用上述除2分頻器產(chǎn)生的2秒時幀標志設置通信控制器中微處理器的定時器，用同步于GPS秒脈沖的8KHz時鐘作為定時器的時鐘，這樣每進入定時器4個時鐘周期，定時器便產(chǎn)生一個時格標志，寬度為0.5ms。地面?zhèn)鬏斉_和機載傳輸臺時幀中的時格均用此種方法產(chǎn)生。實際使用中所需要的時隙寬度根據(jù)一個時隙發(fā)送的數(shù)據(jù)比特數(shù)、電臺的數(shù)據(jù)傳輸速率、傳播距離延時和GPS定時源的穩(wěn)定性等多方面因素來決定。
在實施本發(fā)明所述方法的地空無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，設定時隙寬度ΔT＝10ms，2秒幀共有200個時隙。一般來說，用1～m號時格拼接成0號時隙，用(m+1)～2m號時格拼接成1號時隙，用(2m+1)～3m號時格拼接成2號時隙……用(4000-m+1)～4000時格拼接成第n2號時隙。m為正整數(shù)，其取值大小根據(jù)所需時隙的寬度T而定。在圖3所示的時隙分配方案之中，取m＝20，這樣用1～20號時格拼接成0號時隙，用21～40號時格拼接成1號時隙，用41～60號時格拼接成2號時隙……用3981～4000號時格拼接成199號時隙。
為了滿足無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的使用要求，可以將2秒幀的200個時隙按圖3和表1所示方法分組使用。時隙分組編號的具體方法如下將1～n個時隙分成多少組由飛參數(shù)據(jù)傳輸所需要的最高更新速率和時隙寬度而定，假設最高更新速率為Rmax Hz，時隙寬度為j秒，那么將時隙分為K＝Rmax×j組，每組時隙數(shù)h＝n/k，如果h不等于整數(shù)，那么作適當調整，使每組時隙數(shù)基本相等。在本實施例中，Rmax＝5Hz，j＝2秒，n＝199，則K＝5×2＝10，h＝199/10＝19.9，h不為整數(shù)，調整為有9個組，每組20個時隙，有1個組19個時隙。然后給組和組中時隙編號，時隙分組編號結果如表1所示。

表1將上述m次分頻器輸出的時格標志進行計數(shù)，計數(shù)器的0態(tài)固定分配給地面?zhèn)鬏斉_使用，這樣，2秒幀的前半幀(前一秒)共有100個時隙，0號時隙分配給地面?zhèn)鬏斉_使用。如果一個時隙不夠用，可從0號開始連續(xù)設置幾個時隙，或用時格將0號時隙加寬。連續(xù)設置或加寬后，注意后續(xù)分組時隙的變化。1～99號時隙分為5組，1、2、3、4組各20個時隙，第5組19個時隙。2秒幀的后半幀(后一秒)共有100個時隙也分為5組，每組20個時隙，組號分別為6、7、8、9、10。2秒幀內除0號時隙歸地面?zhèn)鬏斉_使用外，其余10組共199個時隙全部歸機載傳輸臺使用。根據(jù)計數(shù)器的不同數(shù)值狀態(tài)，便可以對用于機載傳輸臺的時隙進行分組編號。將組號和時隙號存儲，在使用時只要給定組號和時隙號便可以找到所用的時隙。
下面通過一個具體實施例說明表1中分組編號時隙的使用方法。
假設空中有16架飛機，其編號分別為F1，F(xiàn)2……F16。F1～F44架需要更新速率5Hz，F(xiàn)5……F95架需1Hz，F(xiàn)10……F167架需0.5Hz，時隙分配結果如表2所示。

表2表中F1～F4各占10個時隙，更新率5Hz；F5～F9各占2個時隙，更新率1Hz；F10～F16各占1個時隙，更新率0.5Hz。占用兩個或者兩個以上時隙的其占用時隙在時幀內是等間隔分布的，這就保證了更新速率的合理性。
假設有j架飛機更新率為5Hz，k架更新率為1Hz，h架更新率為0.5Hz，則系統(tǒng)總共能容納的飛機數(shù)量F＝j+k+h，而2秒幀時隙總數(shù)n2為n2≥10j+2k+h+1，其中加1是因為地面?zhèn)鬏斉_固定占用1個時隙。
為了便于地面?zhèn)鬏斉_和機載傳輸臺之間進行通信，本無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用自己獨有的指令模式和組網(wǎng)協(xié)議。指令模式具體說明如下(1)5Hz指令字

(2)1Hz指令字

(3)0.5Hz指令字

指令字說明如下H位同步頭；M字同步頭；A地面?zhèn)鬏斉_代號；Fn飛機編號，n＝1、2、3……；Tn時隙編組號，n＝1、2、3……10；tn組內時隙號，n＝1、2、3……20；B5Hz代號；C1Hz代號；D0.5Hz代號；CRC數(shù)據(jù)校驗；FEC前向糾錯碼。
上述位同步頭H、字同步頭M、數(shù)據(jù)校驗CRC和前向糾錯碼FEC是一般數(shù)據(jù)通信中共有的內容，在此不贅述。
上述指令字的填寫格式如下5Hz指令字的填寫在B格中填入表示5Hz更新率的代碼號。此后，依次填入飛機代號，時隙代號，飛機代號，時隙代號……。
1Hz指令字的填寫在C格中填入表示1Hz更新率的代碼號。此后，依次填入飛機代號，時隙組代號，時隙代號；飛機代號，時隙組代號，時隙代號……。
0.5Hz指令字的填寫在D格中填入表示0.5Hz更新率的代碼號。此后，依次填入飛機代號，時隙分組代號，時隙代號；飛機代號，時隙分組代號，時隙代號……。
由于地面?zhèn)鬏斉_在0時隙中發(fā)送的數(shù)據(jù)量是一定的，因此指令字所能容納的代碼數(shù)據(jù)量也是確定的。每種指令字一次是否能填滿其確定的容量，或其確定的容量一次能否容納下要填寫的全部代碼數(shù)據(jù)，這取決于要改變更新率飛機的數(shù)量。飛機少可能填不滿，這不影響系統(tǒng)的正常工作；飛機多一次容納不下，可分兩次或多次填寫和發(fā)送。
操作人員使用PC機將要發(fā)送的指令字填寫好以后，送給地面?zhèn)鬏斉_的通信控制器，通信控制器在指令字中自動加入H、M、CRC和FEC，然后控制電臺在0號時隙中發(fā)送出去。程序規(guī)定地面?zhèn)鬏斉_發(fā)送一條指令字，5次即10秒為一個時段，5次以內如果地面?zhèn)鬏斉_接收到應該執(zhí)行該條指令的所有飛機的回執(zhí)信號，隨時停止發(fā)送，說明該條指令已全部成功執(zhí)行。此時及時修改地面?zhèn)鬏斉_的計算機中存儲的空中所有飛機更新率和時隙使用情況登記表。此后，地面?zhèn)鬏斉_自動轉入常規(guī)工作狀態(tài)。如果5次以后，地面?zhèn)鬏斉_還未接收到所有應該執(zhí)行該條指令飛機的回執(zhí)信號，地面?zhèn)鬏斉_停止發(fā)送該條指令。此時，在操作員的干預下可再次連續(xù)發(fā)送5次，直到地面?zhèn)鬏斉_接收到所有飛機的回執(zhí)信號，登記表格修改完。如果由于無線傳輸信道的惡化，地面?zhèn)鬏斉_在短時間不能接收到應該執(zhí)行該條指令所有飛機的回執(zhí)信號，操作員可將該條指令暫且存儲，將地面?zhèn)鬏斉_轉回到常規(guī)工作狀態(tài)，過一段時間再發(fā)送該條指令。
機載傳輸臺接收到指令字，首先經(jīng)位幀同步、糾錯解碼和CRC校驗后，去掉H、M、CRC和FEC，然后對指令字進行識別和執(zhí)行。不同指令字均從A格中識別出是地面?zhèn)鬏斉_發(fā)送來的數(shù)據(jù)。
5Hz指令字識別和執(zhí)行機載傳輸臺由B知道是5Hz指令字，由Fn知道是否是本飛機代號，由tn知道組中時隙號。如果Fn中有本機代號，就可以知道本飛機代號后緊隨的時隙號是分配給本機的時隙。于是通信控制器便將本機使用的時隙設置為每時隙組中的第tn號時隙，這樣就在2秒幀內共占用10個時隙，更新率為5Hz。飛機于是在新分配的10個時隙中發(fā)送飛參數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含本飛機的代號Fn。
1Hz指令字的識別和執(zhí)行機載傳輸臺由C知道是1Hz指令字，由Fn知道是否是本飛機代號。如果是，緊隨其后的Tn和tn便是給它分配的時隙組號和時隙號。于是通信控制器便將本機使用的時隙設置到Tn的tn號時隙和Tn±5的tn號時隙，這樣在2秒幀內共占用2個時隙，更新率為1Hz。飛機在新分配的2個時隙中發(fā)送飛參數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含本飛機的代號Fn。Tn±5的意思是如果Tn的n≤6用“+”號，如果n≥6用“-”號。例如Tn的n＝3，tn的n＝5，那么前半幀時隙組號Tn＝3，后半幀時組號Tn+5＝T3+5＝8，所分配時隙是3組和8組中的5號時隙。反之，如果Tn中的n＝8，則另一個組號Tn＝T8-5＝3，仍然分配的是3組和8組中的5號時隙。
0.5Hz指令字的識別和執(zhí)行機載傳輸臺由D知道是0.5Hz指令字，由飛機代號Fn和緊隨其后的Tn和tn可知本飛機所分配的時隙組號和組中時隙號。于是通信控制器便將本機使用的時隙設置到Tn組tn時隙上，于是在2秒幀內共占用1個時隙，更新率為0.5Hz。于是飛機便在新分配的時隙中發(fā)送飛參數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含本飛機的代號Fn。
這三種指令字中，沒有填入其代號的飛機在接收和識別指令后，拒絕執(zhí)行。
地面?zhèn)鬏斉_預先知道它給每架飛機分配的是那些時隙組和那些時隙，當應該執(zhí)行指令的飛機正確執(zhí)行了指令之后，它便在新分配給它的時隙組的時隙上發(fā)送飛參數(shù)據(jù)。因數(shù)據(jù)中含有飛機代號，所以地面?zhèn)鬏斉_的通信控制器只要在所分配時隙中檢測到相應飛機的代號，便可確定該架飛機已經(jīng)正確地執(zhí)行了指令，時隙分配成功。
當飛機停留在地面時，可用計算機通過電纜與機載傳輸臺的機載通信控制器連接，以給機載傳輸臺分配時隙。有線分配指令模式與無線遙控指令模式不同的是在無線遙控指令要去掉同步頭H，CRC校驗和FEC糾錯編碼，其余均相同。計算機與機載通信控制器采用RS232異步數(shù)據(jù)接口?；貓?zhí)信號是計算機顯示器上改變了的時隙組號和時隙號。
在組網(wǎng)協(xié)議中要用到各種代號。對圖3所示的幀結構，各種代號可用8位二進制代碼提供，這8位二進碼可提供256種不同代號，如表3所示

表3如果時隙中的時隙數(shù)量和時隙分組數(shù)量有變化，則表3中的Tn’和tn’數(shù)量也有變化。
除了上述的時隙分配方案之外，本發(fā)明還提供了針對飛參數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮方案。茲詳述如下現(xiàn)有的每幀飛參數(shù)據(jù)中含有96個字節(jié)，除去幀頭幀尾6個字節(jié)，共有90個字節(jié)。這些飛參數(shù)據(jù)可以分為3類1.只需傳送一次，或者可以從計劃中獲得的參數(shù)；2.需要每幀傳送，但可以壓縮；
3.需要每幀傳送，不可以壓縮。
第1類數(shù)據(jù)包括機型、機號、場壓等，它們可以在傳送協(xié)議握手的時候一次傳送完成，或者從計劃數(shù)據(jù)中獲得，一旦握手成功后，在數(shù)據(jù)傳送過程中可以不再傳送這類數(shù)據(jù)，從而減少無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
第2類數(shù)據(jù)是最多的一類數(shù)據(jù)，它是本壓縮方案所主要針對的對象。這類數(shù)據(jù)多為有規(guī)律的數(shù)據(jù)，在相鄰兩幀中數(shù)值變化不會太大，這樣的話只需要傳送少量的差值信息到地面，然后在地面進行解壓縮運算，恢復原始數(shù)據(jù)就可以了。這樣就可以大量壓縮需要進行無線傳輸?shù)娘w參數(shù)據(jù)，起到減少無線網(wǎng)絡傳輸負荷的作用。
在無線傳輸中，數(shù)據(jù)很容易受到干擾，從而出現(xiàn)丟幀、錯幀等現(xiàn)象。為了解決這一問題，我們采取的解決措施是補幀。在補幀的具體過程中，每隔一定的時間段，傳送一幀完整的原始數(shù)據(jù)，以校正隨時間增大的誤差，提高數(shù)據(jù)的可靠性。
另外，在無線傳輸過程中，一些可以依據(jù)其它數(shù)據(jù)進行計算得出的數(shù)據(jù)，如占用時間等可以根據(jù)GPS時間計算出來。這些數(shù)據(jù)可以不予傳送或者是間隔傳送，從而進一步減少無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢摵伞?br> 第3類數(shù)據(jù)可以分為兩種類型，一種是傳送中用于唯一識別的字段，如電臺標識號、幀識別號等，它們不能進行簡化，只能保留原字節(jié)數(shù)，另一種是一些離散量很大，又沒有規(guī)律可尋的數(shù)據(jù)，如飛機上的一些開關量，這種數(shù)據(jù)也無法進行簡化，只能保留原字節(jié)數(shù)。
對于上述三類數(shù)據(jù)，可以在無線傳輸?shù)倪^程中定義如下的格式進行識別

上述A字段表示該幀內容為何種類型的數(shù)據(jù)，如初始數(shù)據(jù)、完整數(shù)據(jù)和簡化數(shù)據(jù)，通過A字段就可以相應的得到該幀的數(shù)據(jù)長度。B字段表示該幀序號，用于補幀、糾幀等作業(yè)。C字段表示該幀內容。
需要聲明的是，本發(fā)明的特定實施方案已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細描述，對于本領域的技術人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對它進行的各種顯而易見的改變都在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，用在由地面?zhèn)鬏斉_和至少一個機載傳輸臺組成的地空無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之中；所述地面?zhèn)鬏斉_安裝在機場地面上，包括電臺及電臺天線、通信控制器、飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置、計算機、GPS接收機及GPS天線，所述電臺、計算機和GPS接收機分別與所述通信控制器相連接，飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置接在所述通信控制器和所述計算機之間；所述機載傳輸臺安裝在飛機上，包括機載電臺及電臺天線、機載通信控制器、機載飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置以及機載GPS接收機及GPS天線，所述機載電臺、機載飛參數(shù)據(jù)解壓縮裝置和機載GPS接收機分別與所述機載通信控制器相連接，其特征在于所述地面?zhèn)鬏斉_與所有機載傳輸臺之間以及機載傳輸臺之間共同使用一個無線信道構成一個時分多址通信網(wǎng)；所述時分多址通信網(wǎng)通過如下步驟實現(xiàn)首先將一個固定的時間周期劃分成周期循環(huán)的時幀，利用時幀的時間標志產(chǎn)生時幀內的時格，將連續(xù)的若干時格拼接成時隙，將第一個時隙分配給地面?zhèn)鬏斉_，其余的時隙劃分為若干組，組的個數(shù)根據(jù)飛機飛參數(shù)據(jù)傳輸傳輸所需要的最高更新速率確定，分完組后給組和組中時隙編號，將編號后的時隙按照占用兩個或者兩個以上時隙的其占用時隙在時幀內是等間隔分布的原則分配給各個機載傳輸臺。
2.如權利要求1所述的實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，其特征在于所述地面?zhèn)鬏斉_和機載傳輸臺將飛參數(shù)據(jù)壓縮后再送入所述時分多址通信網(wǎng)進行傳送。
3.如權利要求1所述的實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，其特征在于所述分配給地面?zhèn)鬏斉_的第一個時隙可以用增加時格的方式加寬。
4.如權利要求1所述的實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，其特征在于所述地面?zhèn)鬏斉_和各個所述機載傳輸臺利用GPS秒脈沖定時。
5.如權利要求1所述的實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，其特征在于所述周期循環(huán)的時幀通過如下步驟產(chǎn)生地面?zhèn)鬏斉_從任一秒開始的第一個時隙向機載傳輸臺發(fā)射數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中含有地面?zhèn)鬏斉_的地址代號標志，并用該秒脈沖歸零除2分頻器，GPS秒脈沖經(jīng)除2分頻后，便得到地面?zhèn)鬏斉_的時幀。機載傳輸臺接收到地面?zhèn)鬏斉_的數(shù)據(jù)后歸零除2分頻器，便可得到與地面?zhèn)鬏斉_同步的時幀。
6.如權利要求1所述的實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，其特征在于所述周期循環(huán)的時幀利用GPS分時鐘標志歸零地面?zhèn)鬏斉_通信控制器和機載傳輸臺的機載通信控制器的除2分頻器產(chǎn)生。
7.如權利要求1所述的實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，其特征在于所述地面?zhèn)鬏斉_和所述機載傳輸臺進行無線通信的過程中，每隔一定的時間段，傳送一幀完整的原始數(shù)據(jù)。
8.如權利要求1所述的實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，其特征在于所述時分多址通信網(wǎng)內設有專用地址編號和同播編號，使用同播編號可實現(xiàn)廣播通信，使用專門地址編號可實現(xiàn)點到點通信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)飛機飛參數(shù)據(jù)靈活高效傳輸?shù)臅r分組網(wǎng)通信方法，用在由地面?zhèn)鬏斉_和至少一個機載傳輸臺組成的地空無線飛參數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之中。地面?zhèn)鬏斉_與所有機載傳輸臺之間以及機載傳輸臺之間共同使用一個無線信道構成一個時分多址通信網(wǎng)，地面?zhèn)鬏斉_和機載傳輸臺將飛參數(shù)據(jù)壓縮后再送入時分多址通信網(wǎng)中進行傳送。本時分組網(wǎng)通信方法能夠根據(jù)飛行訓練任務的變化，靈活地給每架參訓飛機分配其所需要的時隙，這樣就保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩行?。另外，在?shù)據(jù)傳輸前后進行壓縮和解壓縮操作，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，?jié)約了寶貴的航空頻譜資源。
文檔編號H04J3/18GK1545230SQ20031011537
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月20日 優(yōu)先權日2003年11月20日
發(fā)明者戴葵, 解一鵬, 溫學智, 戴 葵 申請人:北京華安天誠科技有限公司