專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)航空通信的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種航空通信系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)地空和空空通信的航空通信系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在航空飛行時(shí)，需要通過(guò)航空通信系統(tǒng)傳遞各種信息，例如用于飛行器控制、空中交通管理以及用于航拍、測(cè)控和偵察等信息。
目前，在進(jìn)行地面與飛機(jī)等各類(lèi)飛行器進(jìn)行地空通信以及飛行器之間進(jìn)行空空通信時(shí)，一種傳統(tǒng)的航空通信方式是采用專(zhuān)門(mén)研制的專(zhuān)用通信設(shè)備和專(zhuān)用頻段，按照預(yù)定的專(zhuān)門(mén)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)所述地空和空空通信。例如，在通用航空飛行中，采用話(huà)音電臺(tái)，在HF、VHF、UHF等頻段工作。但是，上述專(zhuān)用的通信設(shè)備，如機(jī)載電子通信設(shè)備具有價(jià)格昂貴、體積大、操作復(fù)雜等眾多缺點(diǎn)。更為重要的是，現(xiàn)有專(zhuān)用通信設(shè)備大多尚不具備雙向數(shù)據(jù)通信能力，而且無(wú)法確保實(shí)現(xiàn)對(duì)低空目標(biāo)的連續(xù)跟蹤測(cè)量和控制。
目前實(shí)現(xiàn)對(duì)低空飛行有效實(shí)時(shí)監(jiān)視的常規(guī)方式是使用雷達(dá)監(jiān)視而并不采用數(shù)據(jù)方式的自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視手段。雷達(dá)通常被部署在航路和機(jī)場(chǎng)附近。雷達(dá)通過(guò)發(fā)射大功率的探測(cè)電磁波并對(duì)空中反射波進(jìn)行接收，確定飛行器的三維位置以及航向等數(shù)據(jù)信息。若將雷達(dá)信息進(jìn)行處理并傳輸?shù)降孛婀苤浦行募纯蓪?shí)現(xiàn)對(duì)飛行器飛行的監(jiān)視。雷達(dá)技術(shù)的使用雖然可以對(duì)飛行器進(jìn)行連續(xù)的有效監(jiān)視，但是由于雷達(dá)等探測(cè)跟蹤設(shè)備價(jià)格極其昂貴，加上我國(guó)地勢(shì)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)低空雷達(dá)的大面積覆蓋極為困難，并且雷達(dá)手段的使用只能解決監(jiān)視的問(wèn)題，而無(wú)法具備雙向通信的能力從而實(shí)施實(shí)時(shí)管制。因此采用雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)飛行器的飛行管制既不經(jīng)濟(jì)也不能夠完全解決全部問(wèn)題。
因此，對(duì)于農(nóng)業(yè)飛行、動(dòng)力滑翔傘、無(wú)人飛行器測(cè)控等通用航空業(yè)務(wù)來(lái)講，上述常用的航空通信和監(jiān)視手段對(duì)它們并不適用。目前，我國(guó)低空空域監(jiān)視并沒(méi)有配備通信、導(dǎo)航和雷達(dá)設(shè)備，并且現(xiàn)有航空管制設(shè)施對(duì)低空空域內(nèi)飛行的航空器主要采取程序管制方式，也就是在飛行器依據(jù)制定的飛行計(jì)劃、地面領(lǐng)航計(jì)算、飛行員的空中情況報(bào)告以及通過(guò)地面導(dǎo)航點(diǎn)的實(shí)際飛行時(shí)間來(lái)判斷飛行器的飛行狀態(tài)，并依次實(shí)施管制。由于程序管制計(jì)劃性的成份較多，靈活性較低，因此對(duì)于飛行情況復(fù)雜的低空通用航空并不適用。在程序管制過(guò)程中，由于缺乏有效的地空通信聯(lián)絡(luò)手段，以致地面指揮臺(tái)無(wú)法在飛行器起飛之后對(duì)飛行狀況進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定跟蹤和監(jiān)視，不能及時(shí)對(duì)飛行器進(jìn)行指揮，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)飛行器在飛行過(guò)程中出現(xiàn)的危險(xiǎn)。上述問(wèn)題對(duì)我國(guó)低空空域使用和通用航空事業(yè)的發(fā)展造成嚴(yán)重影響和制約。
在無(wú)人飛行器測(cè)控、制導(dǎo)和偵察過(guò)程中，現(xiàn)階段通常也使用專(zhuān)用機(jī)載收發(fā)信機(jī)并在地面配以相應(yīng)的專(zhuān)用地面測(cè)控和通信站的方式實(shí)現(xiàn)地空雙向數(shù)據(jù)通信。該方式機(jī)動(dòng)性差，覆蓋范圍小，成本較高，通用性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成熟靈活、成本低、覆蓋范圍廣的基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)航空通信的系統(tǒng)及方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種航空移動(dòng)通信系統(tǒng)，其基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)飛行器之間以及飛行器與地面控制臺(tái)的通信，所述系統(tǒng)包括基站，用于通過(guò)接收來(lái)自飛行器的航空通信信號(hào)，根據(jù)所述航空通信信號(hào)獲取航空通信數(shù)據(jù)，并將所述航空通信數(shù)據(jù)通過(guò)公眾移動(dòng)通信鏈路傳輸?shù)较率鐾ㄐ趴刂破脚_(tái)進(jìn)行處理和顯示，其還將下述通信控制平臺(tái)通過(guò)移動(dòng)通信鏈路傳輸來(lái)的航空通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為航空通信信號(hào)，發(fā)送給所述飛行器；移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，用于為所述航空通信系統(tǒng)提供所述移動(dòng)通信交換和傳輸鏈路；機(jī)載終端，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和基站，實(shí)現(xiàn)飛行器之間以及飛行器和地面控制臺(tái)的通信，包括數(shù)據(jù)通信模塊，用于通過(guò)移動(dòng)通信鏈接在飛行器之間以及飛行器和地面控制臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；通信控制平臺(tái)，用于借由移動(dòng)通信鏈路從所述基站接收上行航空通信數(shù)據(jù)，以及向所述基站發(fā)送下行航空通信數(shù)據(jù)。
在上述技術(shù)方案中所述移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)包括GSM、GPRS、IS-95、CDMA2000、WCDMA、PHS中的任一種。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案提供了一種航空通信方法，其基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)飛行器之間以及飛行器和地面控制臺(tái)的通信，所述方法包括接收來(lái)自飛行器的航空通信信號(hào)，根據(jù)所述航空通信信號(hào)獲取航空通信數(shù)據(jù)，并將所述航空通信數(shù)據(jù)通過(guò)通信鏈路傳輸給所述飛行器之外的另一飛行器或者地面控制臺(tái)；以及接收來(lái)自地面控制臺(tái)的航空通信數(shù)據(jù)，并將所述航空通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為航空通信信號(hào)發(fā)送給飛行器。
本發(fā)明是基于現(xiàn)有的國(guó)家公眾移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，利用電信運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)交換和傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)建立面向飛行器使用的專(zhuān)用對(duì)空基站，以及部分現(xiàn)有公用基站和直放站建立起來(lái)的。所使用的終端可在滿(mǎn)足用戶(hù)需要的條件下使用符合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信終端或采用定制終端。因此，在下文中除必要時(shí)，省略了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的公知元素的說(shuō)明。
本發(fā)明通過(guò)在地面上選擇若干適宜地形地貌，架設(shè)專(zhuān)用對(duì)空通信基站或直放站，構(gòu)建符合電信標(biāo)準(zhǔn)的航空專(zhuān)用覆蓋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)在飛行器上配備的終端，利用電信運(yùn)營(yíng)商或用戶(hù)建設(shè)的核心網(wǎng)具有的交換、傳輸功能以及用戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)及其引接，實(shí)現(xiàn)飛行器與地面和其它飛行器之間的地空、空空數(shù)據(jù)及話(huà)音通信。
本發(fā)明提供的一種基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)航空通信的系統(tǒng)及方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)能夠有效解決陸地大部地區(qū)和瀕海地區(qū)的地空和空空通信，在極低成本的條件下，實(shí)現(xiàn)地空、空空雙向數(shù)據(jù)、話(huà)音通信功能。


圖1是本發(fā)明提出的基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的航空通信系統(tǒng)，其中10為專(zhuān)用對(duì)空基站，20為專(zhuān)用對(duì)空直放站，30為公用站，40為核心網(wǎng)，50為直升機(jī)，60為無(wú)人機(jī)，70為飛艇，80為用戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)，L1、L2為專(zhuān)用對(duì)空基站與直升機(jī)之間的通信鏈路，L3、L4為專(zhuān)用對(duì)空基站與無(wú)人機(jī)之間的通信鏈路，L5、L6為專(zhuān)用對(duì)空直放站與直升機(jī)之間的通信鏈路，L7、L8為公用站與飛艇之間的通信鏈路，L9、L10為專(zhuān)用對(duì)空基站與核心網(wǎng)之間的通信鏈路，L11、L12為公用站與核心網(wǎng)之間的通信鏈路，L13、L14為專(zhuān)用對(duì)空基站與專(zhuān)用對(duì)空直放站之間的通信鏈路。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在首先說(shuō)明所述專(zhuān)用對(duì)空基站10。所述專(zhuān)用對(duì)空基站10是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)通信公用基站進(jìn)行改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)的，但其在以下方面與現(xiàn)有基站有較大區(qū)別。
1.天線(xiàn)輻射朝向本發(fā)明的所述天線(xiàn)可以采用現(xiàn)有的基站天線(xiàn)或?qū)Ｓ锰炀€(xiàn)。
在現(xiàn)有公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的基站，為了滿(mǎn)足地面移動(dòng)用戶(hù)正常通信需要，有效降低用戶(hù)間干擾，其定向天線(xiàn)角度一般設(shè)為向下傾斜，全向天線(xiàn)一般輻射朝向也為水平以下，從而使天線(xiàn)形成方向向下的波束，覆蓋一個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)的用戶(hù)，減小對(duì)相鄰扇區(qū)的干擾。但是在本發(fā)明中，對(duì)上述天線(xiàn)作出了以下改進(jìn)。
在使用普通公網(wǎng)基站的天線(xiàn)時(shí)，可適當(dāng)提高天線(xiàn)架設(shè)高度，調(diào)整天線(xiàn)的朝向，使電磁波束向上，覆蓋從水平至頂空的全空域空中用戶(hù)，并適當(dāng)提高發(fā)射功率，以在不對(duì)地面用戶(hù)造成電磁干擾的前提條件下盡可能擴(kuò)大覆蓋區(qū)域的空間范圍。
在使用專(zhuān)用天線(xiàn)時(shí)，可以采用全向天線(xiàn)或定向天線(xiàn)，最大限度的提高天線(xiàn)增益，覆蓋空中更大的范圍。
2.基站設(shè)置本發(fā)明所涉及的專(zhuān)用對(duì)空基站的參數(shù)設(shè)置中，主要是為了減小發(fā)射功率損耗，增大覆蓋范圍，增加通信距離，因此對(duì)現(xiàn)有的公用站的參數(shù)可作如下改進(jìn)。
在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)中的基站，為了形成完整的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，其重點(diǎn)在于與其它扇區(qū)進(jìn)行配合。但是對(duì)于航空通信而言，由于用戶(hù)數(shù)量減少，因此搜索窗口寬度參數(shù)擴(kuò)大，輻射功率提高，在必要時(shí)可通過(guò)增加專(zhuān)門(mén)的高頻和射頻功率放大模塊進(jìn)一步提高發(fā)射功率。
現(xiàn)有移動(dòng)公網(wǎng)中，通信基站通常被設(shè)置于地面，而天線(xiàn)架設(shè)在通信塔頂，基站與天線(xiàn)之間通過(guò)專(zhuān)用射頻電纜連接，從而造成一定的饋線(xiàn)損耗，導(dǎo)致發(fā)射功率損失。
在本發(fā)明中，為了擴(kuò)大覆蓋范圍，減少發(fā)射功率損失，優(yōu)選的是，可以將基站置于塔頂，縮短基站與收發(fā)天線(xiàn)的距離以減小饋線(xiàn)損耗，并可適當(dāng)提高發(fā)射功率。
現(xiàn)在詳細(xì)說(shuō)明所述專(zhuān)用對(duì)空直放站20。
移動(dòng)通信是利用無(wú)線(xiàn)媒介來(lái)傳遞信息的。由于電磁波的傳輸損耗，每個(gè)基站的信號(hào)強(qiáng)度隨覆蓋范圍的擴(kuò)大而逐漸減少，同時(shí)由于電磁波直線(xiàn)傳播特性造成的陰影效應(yīng)，導(dǎo)致高山、建筑物、樹(shù)林等一些阻擋物的背后出現(xiàn)盲區(qū)。為了彌補(bǔ)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中基站覆蓋不足，降低系統(tǒng)建設(shè)成本，本發(fā)明使用了專(zhuān)用對(duì)空直放站20作為所述專(zhuān)用對(duì)空基站10的補(bǔ)充設(shè)備，來(lái)延伸覆蓋區(qū)域。
在本實(shí)施例中，所述專(zhuān)用對(duì)空直放站20具有低噪聲放大器、選頻器和功率放大器等部件，可實(shí)現(xiàn)所述專(zhuān)用對(duì)空基站10和公用站30的射頻信號(hào)中繼放大和收發(fā)功能。對(duì)所接收的信號(hào)功率進(jìn)行純線(xiàn)性放大，并轉(zhuǎn)發(fā)給所述專(zhuān)用對(duì)空基站10或公用站30，最終由所述專(zhuān)用對(duì)空基站10或公用站30完成后續(xù)處理工作。
由上可知，專(zhuān)用對(duì)空直放站20使覆蓋范圍擴(kuò)大，用以彌補(bǔ)專(zhuān)用對(duì)空基站覆蓋范圍的不足；同時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)較專(zhuān)用對(duì)空基站10簡(jiǎn)化很多，因此成本可大幅下降。
此外，需要說(shuō)明的是，在條件允許和超低空條件下，也可使飛行器配備終端直接使用公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的公用站30或直放站等無(wú)線(xiàn)覆蓋設(shè)施，而不必專(zhuān)門(mén)架設(shè)所述專(zhuān)用對(duì)空基站。
為了與地面通信設(shè)施進(jìn)行通信，本發(fā)明還在飛行終端，例如圖1中所示的直升機(jī)50，無(wú)人機(jī)60和飛艇70提供了機(jī)載終端2。
所述機(jī)載終端2是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)終端進(jìn)行改進(jìn)而獲得的。但是與上述專(zhuān)用對(duì)空基站類(lèi)似，所述機(jī)載終端2與普通的移動(dòng)終端相比，其在功能和結(jié)構(gòu)上發(fā)生了顯著的變化。
首先，所述機(jī)載終端2主要實(shí)現(xiàn)利用現(xiàn)有終端功能實(shí)現(xiàn)飛行器定位、數(shù)碼攝像、短信收發(fā)、雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，其中?duì)機(jī)載終端2的改進(jìn)主要是增強(qiáng)其數(shù)據(jù)傳輸功能并簡(jiǎn)化終端設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低電力消耗和提高系統(tǒng)可靠性的目的。
1.定位當(dāng)飛行器處于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域內(nèi)時(shí)，可通過(guò)飛行器終端自身配置的衛(wèi)星定位模塊取得衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行較高精度的定位。
在不能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星定位的情況下，可使用多地面站交匯測(cè)量的方式(TOA、AOA)提供中等精度的定位服務(wù)，通過(guò)在地面的定位服務(wù)器解算飛行器的位置數(shù)據(jù)。
若上述兩種定位方式均不能夠使用，可使用基于地面通信基站的扇區(qū)歸屬識(shí)別方式對(duì)飛行器進(jìn)行低精度的定位服務(wù)。
通過(guò)對(duì)飛行器的實(shí)時(shí)定位，對(duì)實(shí)現(xiàn)飛行器的實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量和監(jiān)控提供基本條件。
2.數(shù)據(jù)雙向傳輸數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)短信和數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。短信是通過(guò)電信網(wǎng)絡(luò)的信令信道傳輸，單次數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度及傳輸速度受到嚴(yán)格限制，傳輸時(shí)間延遲較大。通過(guò)短信方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的一些簡(jiǎn)單指令的上行傳輸和定位等信息的下行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的基本監(jiān)視和控制。
大量的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)業(yè)務(wù)信道傳輸實(shí)現(xiàn)，可以完成大量數(shù)據(jù)的快速傳輸，如對(duì)于數(shù)碼影像如航拍圖像、數(shù)碼照片和攝影等大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸或中斷存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道傳至電信運(yùn)營(yíng)商的用戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)后轉(zhuǎn)發(fā)至用戶(hù)的業(yè)務(wù)平臺(tái)或地面指揮控制中心進(jìn)行處理和使用。
在現(xiàn)有技術(shù)中，以話(huà)音通信為主。
而本發(fā)明中是以數(shù)據(jù)通信為主，而以話(huà)音通信為輔。數(shù)據(jù)通信與話(huà)音通信相比，由于其編碼方式和糾錯(cuò)機(jī)制不同，使其覆蓋范圍較話(huà)音通信明顯擴(kuò)大。但必要時(shí)也可使用話(huà)音信道進(jìn)行話(huà)音通信。
3.加解密功能所述機(jī)載終端還包括加解密模塊，用于對(duì)在飛行器之間以及飛行器和地面控制臺(tái)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。這與一般的移動(dòng)通信不同，因?yàn)槌Ｒ?guī)移動(dòng)通信無(wú)需對(duì)傳輸信息進(jìn)行加解密處理，因此現(xiàn)有的移動(dòng)終端均不具有加解密功能。但在本系統(tǒng)的某些特殊領(lǐng)域使用時(shí)，為提高通信的安全性和保密性，可在終端和用戶(hù)應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺(tái)上建立符合行業(yè)要求的加解密模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密傳輸。
4.功率控制在現(xiàn)有CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)終端本身具有一定的自動(dòng)功率控制功能，以最大限度減小對(duì)其他用戶(hù)的干擾。在本發(fā)明中，由于涉及用戶(hù)數(shù)較小，為有效實(shí)現(xiàn)機(jī)載終端2與專(zhuān)用對(duì)空基站10或?qū)Ｓ脤?duì)空直放站20間的超遠(yuǎn)距離通信，可以在一定范圍內(nèi)適當(dāng)增加機(jī)載終端2的發(fā)射功率，并使其能夠在較大發(fā)射功率時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定工作。
對(duì)于GSM等不具備功率控制功能移動(dòng)通信系統(tǒng)，可以采用增大終端發(fā)射功率的方法實(shí)現(xiàn)終端與基站的超遠(yuǎn)距離上行通信。
除上述特征外，根據(jù)需要，所述機(jī)載終端2除必須具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砗瓦壿嫿涌谕?，在僅進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，可以不具備顯示器、揚(yáng)聲器、撥號(hào)按鍵等部件，以簡(jiǎn)化終端設(shè)計(jì)。
現(xiàn)在參考圖1說(shuō)明，用戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)80如何利用上述航空通信系統(tǒng)1和機(jī)載終端2實(shí)現(xiàn)空空和地空移動(dòng)通信。
當(dāng)機(jī)載終端2處于專(zhuān)用對(duì)空基站10或?qū)Ｓ脤?duì)空直放站20的覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，該終端通過(guò)上行鏈路L1，L3，L5將有關(guān)數(shù)據(jù)信息或話(huà)音信號(hào)，傳輸至專(zhuān)用對(duì)空基站10或直放站20進(jìn)行接收。專(zhuān)用對(duì)空直放站20將接收的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖線(xiàn)路或射頻微波線(xiàn)路L13傳送至與其相鄰的專(zhuān)用對(duì)空基站10或公用站30，然后由專(zhuān)用對(duì)空基站10或公用站30將數(shù)據(jù)經(jīng)短信或數(shù)據(jù)鏈路以及話(huà)音業(yè)務(wù)信道L10，通過(guò)核心網(wǎng)40到達(dá)用戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)80進(jìn)行處理和顯示或建立引接通道至各層次飛行管制中心、監(jiān)控中心以及各種指揮機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的定位、監(jiān)視和雙向數(shù)據(jù)和話(huà)音通信。
對(duì)機(jī)載終端2的控制指揮等指令，可以由用戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)80經(jīng)核心網(wǎng)40通過(guò)鏈路L9傳至專(zhuān)用對(duì)空基站10或公用站30，專(zhuān)用對(duì)空基站10根據(jù)其覆蓋范圍，可以直接通過(guò)下行鏈路L2，L4將指令傳輸至機(jī)載終端2，也可以首先通過(guò)光纖線(xiàn)路或射頻微波線(xiàn)路L14傳輸至專(zhuān)用對(duì)空直放站20，由其將指令通過(guò)下行鏈路L6傳至機(jī)載終端2，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的飛行控制和指揮。
當(dāng)機(jī)載終端2，如圖1中所示飛艇70，處于超低空位置時(shí)，可以通過(guò)上行鏈路L7將數(shù)據(jù)信息傳輸至公用站30，然后由公用站將數(shù)據(jù)經(jīng)短信或數(shù)據(jù)鏈路以及話(huà)音信道L10通過(guò)核心網(wǎng)40到達(dá)用戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)80進(jìn)行處理和顯示或建立引接通道至用戶(hù)專(zhuān)用的平臺(tái)進(jìn)行處理，當(dāng)機(jī)載終端2處于公用站30的覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，其控制指揮等指令也可以通過(guò)公用站30的下行鏈路L8將指令傳至機(jī)載終端2，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的控制和指揮。
當(dāng)機(jī)載終端2要實(shí)現(xiàn)飛行器之間的通信時(shí)，首先一個(gè)機(jī)載終端通過(guò)上行鏈路L1，L3，L5及L7傳至相應(yīng)的對(duì)空專(zhuān)用基站10、專(zhuān)用對(duì)空直放站20或公用站30，然后經(jīng)過(guò)核心網(wǎng)40至另一用戶(hù)的所屬專(zhuān)用對(duì)空基站10，專(zhuān)用對(duì)空直放站20或公用站30的下行鏈路L2，L4，L6及L8發(fā)送至另一機(jī)載終端。地面各飛行管制中心、監(jiān)控中心以及各種指揮機(jī)構(gòu)也可通過(guò)核心網(wǎng)與用戶(hù)業(yè)務(wù)平臺(tái)80的引接通道實(shí)現(xiàn)對(duì)空空通信數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和管理。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于空中交通管理、低空飛行監(jiān)視、空中戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、無(wú)人飛行器測(cè)控、航空攝影和偵察等軍民兩用領(lǐng)域。
本發(fā)明的有益效果是，可以在較低成本的條件下，簡(jiǎn)便快捷地實(shí)現(xiàn)陸地和瀕海地區(qū)的飛行器各種精度的定位、雙向數(shù)據(jù)和話(huà)音通信。
在進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)偵察和航拍以及通用和警務(wù)航空時(shí)，可使用終端自帶的數(shù)碼照相器材或?qū)Ｓ脭?shù)碼照相器材，以數(shù)據(jù)方式通過(guò)數(shù)據(jù)信道傳輸圖像數(shù)據(jù)。
在對(duì)無(wú)人飛行器進(jìn)行測(cè)控時(shí)，本系統(tǒng)可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)覆蓋區(qū)域內(nèi)的無(wú)人飛行器進(jìn)行引導(dǎo)、監(jiān)控和采集信息的傳輸。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于上述優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)該理解，在本發(fā)明構(gòu)思的引導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行各種修改和改進(jìn)，所附權(quán)利要求概括了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種航空通信系統(tǒng)，其基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)飛行器之間以及飛行器與地面控制臺(tái)的通信，所述系統(tǒng)包括基站，用于通過(guò)接收來(lái)自飛行器的航空通信信號(hào)，根據(jù)所述航空通信信號(hào)獲取航空通信數(shù)據(jù)，并將所述航空通信數(shù)據(jù)通過(guò)公眾移動(dòng)通信鏈路傳輸?shù)较率鐾ㄐ趴刂破脚_(tái)進(jìn)行處理和顯示，其還將下述通信控制平臺(tái)通過(guò)移動(dòng)通信鏈路傳輸來(lái)的航空通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為航空通信信號(hào)，發(fā)送給所述飛行器；移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，用于為所述航空通信系統(tǒng)提供所述移動(dòng)通信交換和傳輸鏈路；機(jī)載終端，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和基站，實(shí)現(xiàn)飛行器之間以及飛行器和地面控制臺(tái)的通信，包括數(shù)據(jù)通信模塊，用于通過(guò)移動(dòng)通信鏈接在飛行器之間以及飛行器和地面控制臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)·據(jù)傳輸；通信控制平臺(tái)，用于借由移動(dòng)通信鏈路從所述基站接收上行航空通信數(shù)據(jù)，以及向所述基站發(fā)送下行航空通信數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的航空通信系統(tǒng)，其中所述航空通信數(shù)據(jù)是兩個(gè)飛行器之間的通信數(shù)據(jù)，并且所述通信控制平臺(tái)接收來(lái)自一個(gè)飛行器的航空通信數(shù)據(jù)，并將該航空通信數(shù)據(jù)發(fā)送給另一個(gè)飛行器。
3.如權(quán)利要求1所述的航空通信系統(tǒng)，其中所述航空通信數(shù)據(jù)是飛行器與地面控制臺(tái)之間的通信數(shù)據(jù)，并且所述通信控制平臺(tái)接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)飛行器的航空通信數(shù)據(jù)，并將該航空通信數(shù)據(jù)發(fā)送給地面控制臺(tái)，或者接收來(lái)自地面控制臺(tái)的航空通信數(shù)據(jù)，并將該航空通信數(shù)據(jù)發(fā)送給所述飛行器。
4.如權(quán)利要求1所述的航空通信系統(tǒng)，其中所述基站是專(zhuān)用對(duì)空基站、專(zhuān)用對(duì)空直放站或公用站，其搜索窗口寬度參數(shù)大于普通移動(dòng)通信基站，并且輻射功率高于普通移動(dòng)通信基站。
5.如權(quán)利要求1所述的航空通信系統(tǒng)，其中所述移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)包括GSM、GPRS、IS-95、CDMA2000、WCDMA、PHS中的任一種。
6.如權(quán)利要求2或3所述的航空通信系統(tǒng)，其中所述專(zhuān)用對(duì)空基站的天線(xiàn)輻射方向?yàn)橄蛏系姆较?，以致覆蓋從水平至頂空的全空域空中用戶(hù)。
7.如權(quán)利要求1所述的航空通信系統(tǒng)，其中所述移動(dòng)通信鏈路是信令信道、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道以及話(huà)音業(yè)務(wù)信道中的一種。
8.如權(quán)利要求1所述航空通信系統(tǒng)，其被用于空中交通管理、低空飛行監(jiān)視、空中戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、無(wú)人飛行器測(cè)控、航空攝影、通用航空數(shù)據(jù)傳輸和航空偵察中的一種。
9.如權(quán)利要求1所述航空通信系統(tǒng)，所述機(jī)載終端還包括加解密模塊，用于對(duì)在飛行器之間以及飛行器和地面控制臺(tái)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。
10.一種航空通信方法，其基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)飛行器之間以及飛行器和地面控制臺(tái)的通信，所述方法包括接收來(lái)自飛行器的航空通信信號(hào)，根據(jù)所述航空通信信號(hào)獲取航空通信數(shù)據(jù)，并將所述航空通信數(shù)據(jù)通過(guò)通信鏈路傳輸給所述飛行器之外的另一飛行器或者地面控制臺(tái)；以及接收來(lái)自地面控制臺(tái)的航空通信數(shù)據(jù)，并將所述航空通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為航空通信信號(hào)發(fā)送給飛行器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種航空通信系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)地空和空空通信的航空通信系統(tǒng)及方法。本發(fā)明是基于現(xiàn)有的國(guó)家公眾移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，利用電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)(包括GSM、GPRS、IS－95、CDMA2000、WCDMA、PHS等)的信令信道、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道和話(huà)音業(yè)務(wù)信道，通過(guò)建立面向飛行器使用的專(zhuān)用對(duì)空基站(10)，專(zhuān)用對(duì)空直放站(20)以及部分現(xiàn)有公用站(30)覆蓋從水平至頂空的全空域空中用戶(hù)，采用符合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)通信終端或采用定制終端實(shí)現(xiàn)地空和空空通信。該系統(tǒng)和方法不但能夠有效解決陸地大部地區(qū)和瀕海地區(qū)的地空和空空通信，在較低成本的條件下，實(shí)現(xiàn)地空、空空雙向數(shù)據(jù)、話(huà)音通信功能。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1571299SQ200410037628
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者王海芳 申請(qǐng)人:王海芳