一种便携式ads-b终端的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式ADS-B终端，包括：中央处理装置、发射装置和接收/电源装置，中央处理装置集成了WIFI通信装置、GNSS装置、信号处理装置、参数控制装置和协议处理装置，发射装置集成了本振、频率综合器、功放链路、耦合器、滤波器、收发选择开关和内置全向天线，接收/电源装置集成了信号接收装置和电源管理装置，本实用新型具有比原有设备小型化、轻型化、低能耗等优点。
【专利说明】一种便携式ADS-B终端

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种便携式ADS-B终端，属于航空【技术领域】。

【背景技术】
[0002]ADS-B，其含义是:
[0003]Automatic--自动，全天候运行，无需职守；
[0004]Dependent--相关，它只需要于依赖精确地全球卫星导航定位数据；
[0005]Surveillance——监视，监视(获得)飞机位置、高度、速度、航向、识别号和其它信息；
[0006]Broadcast--广播，无需应答，飞机之间或与地面站互相广播各自的数据信息。
[0007]传统的机载ADS-B终端系统往往是由S模式应答机、控制盒、GNSS接收机、ADS-B接收机、显示器等一系列分离设备组成，其中S模式应答机完成基于1090ES数据链的监视信息广播发射功能(ADS-B 0UT)，ADS-B接收机完成接收处理功能(ADS-B IN)，GNSS接收机完成导航信息处理功能，控制盒完成模式及参数配置功能，显示器完成态势显示功能，这样的系统交联较为复杂，且存在重量大、功耗大、成本高的缺点。
实用新型内容
[0008]本实用新型为了解决现有的机载ADS-B终端系统重量大、功耗大、成本高的缺点，提出了一种便携式ADS-B终端。
[0009]所述的一种便携式ADS-B终端，包括:中央处理装置、发射装置和接收/电源装置，所述终端还包括GNSS天线，
[0010]所述的中央处理装置集成了 WIFI通信装置、GNSS装置、信号处理装置、参数控制装置和协议处理装置，所述的GNSS装置接收GNSS天线传来的数据获得本机导航信息，所述的信号处理装置按各种类型分成多个56位的数据，并插入DF18格式的ME字段，组装成多个适合于1090ES数据链传输的不同类型的ADS-B消息，按不同的速率经过协议处理装置进行协议处理，并发送给发射装置调制成1090MHz的广播信号并发射出去，同时，信号处理装置完成对经过接收/电源装置处理的邻机的1090ES检波信号进行采样、译码，得到S模式信息，提取ME域，形成飞行信息的ADS-B原始数据，并进行转换得到ASTERIX Cat 021报文，并通过WIFI通信装置，将报文数据传送给监视终端，同时，中央处理装置还具有电池电量监测功能；
[0011]所述的发射装置集成了本机振荡器、频率综合器、功放链路、耦合器、滤波器、收发选择开关和内置全向天线，分别实现对本振信号的放大、调制、滤波等，同时产生锁定信号和功率检测信号至信号处理装置；
[0012]所述的接收/电源装置集成了信号接收装置和电源管理装置，电源管理装置用于将电源输入转换为各装置所需电源，信号接收装置用于完成对射频接收信号的下变频及中频检波信号的处理。
[0013]所述的便携式ADS-B终端还包括电池、按键和显示屏，
[0014]电池采用内置充电电池，为整机提供电源输入；
[0015]按键和显示屏与参数控制装置连接，其中按键向参数控制装置单向传导信号，参数控制装置向显示屏单向传导信号，按键和显示屏用于完成人机交互功能。
[0016]ADS-B消息调制成1090MHz的广播信号后，通过发射装置内的内置全向天线发射出去。
[0017]信号接收装置采用独立腔体屏蔽结构设计。
[0018]所述的终端还包括:前机壳、后机壳、亚克力板、盖板和隔板，亚克力板、中央处理装置、盖板、发射装置、隔板、接收/电源装置和电池采用堆叠式结构依次安装在前机壳与后机壳组成的机壳内，显示屏与按键分别安装在中央处理装置上，WIFI通信装置穿插并安装在中央处理装置、盖板、发射装置、隔板和接收/电源装置底部，GNSS天线穿插并安装在发射装置上端，内置全向天线位于发射装置上端。
[0019]便携式ADS-B终端软件按照所实现功能的不同，主要分为以下六个部分:初始化软件、参数配置软件、1090ES数据链软件、数据接收软件、报文组帧与发送软件和自检测软件:
[0020]初始化是应用程序的入口，执行了 SDRAM、Flash等硬件外设以及内部软件资源的初始化工作，为系统的正常运行作准备。
[0021]参数配置主要是实现工作模式切换、终端工作电源控制、二次代码、飞机标识、S模式地址、飞机类型等参数输入以及故障信息显示。
[0022]1090ES数据链软件主要是实现空中位置信息ES、空中速度信息ES、地面位置信息ES和飞机标识信息ES四种ADS-B报文的组帧和编码。DF18是其数据链载体。空中位置ES主要包含信息为监视状态、天线状态、格雷码高度信息、经玮度信息。空中速度ES主要包含信息为东西速度信息、南北速度信息、垂直速率信息、航向信息以及真空速信息。地面位置ES主要包含信息为地速信息、航向信息、经玮度信息。飞机标识ES主要包含信息为当前飞行任务码。
[0023]数据接收软件主要实现本机位置数据和目标飞机位置数据接收。本机位置数据接收完成本机经玮度和高度数据接收和解码。目标飞机数据接收完成目标飞机S模式地址、飞机标识、经玮度、高度、航向、速度的接收和解码。
[0024]报文组帧软件将接收的本机位置数据和目标飞机位置数据组帧成CAT021报文，并通过相应数据接口发送给监视终端。
[0025]检测软件主要完成对本机工作状态进行周期性检测，并将故障状态信息和检测结果输出至显不屏显不。
[0026]本实用新型的有益效果:本实用新型通过将现有的ADS-B终端系统的各元件小型化以及各装置高度集成化，从而实现了便携式ADS-B终端重量轻、功耗小、成本低的缺点。

【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1为本实用新型的一种便携式ADS-B终端的组成示意图；
[0028]图2为图1的中央处理装置组成示意图；
[0029]图3为本实用新型的中央处理装置示意图；
[0030]图4为本实用新型的发射装置示意图；
[0031]图5为本实用新型的接收/电源装置示意图；
[0032]图6为本实用新型的软件结构示意图；
[0033]图7为本实用新型的结构示意图。
[0034]其中，1-中央处理装置、1.1-WIFI通信装置、1.2-GNSS装置、1.3-信号处理装置、
1.4-参数控制装置、1.5-协议处理装置，2-发射装置、2.1-本机振荡器、2.2-频率综合器、
2.3-功放链路、2.4-耦合器、2.5-滤波器、2.6-收发选择开关、2.7-内置全向天线、3-接收/电源装置、3.1-信号接收装置、3.2-电源管理装置、4-电池、5-按键、6-显示屏、7-GNSS天线、8-前机壳、9-后机壳、10-亚克力板、11-盖板、12-隔板。

【具体实施方式】
[0035]下面结合附图，进一步说明本实用新型是如何实现的。
[0036]实施例
[0037]如图1所示，一种便携式ADS-B终端，包括:中央处理装置1、发射装置2和接收/电源装置3，其特征是:
[0038]如图1或图3所示，所述的中央处理装置1集成了 WIFI通信装置1.1、GNSS装置
1.2、信号处理装置1.3、参数控制装置1.4和协议处理装置1.5，所述的GNSS装置1.2接收GNSS天线7传来的数据获得本机导航信息，所述的信号处理装置1.3按各种类型分成多个56位的数据，并插入DF18格式的ME字段，组装成多个适合于1090ES数据链传输的不同类型的ADS-B消息，按不同的速率经过协议处理装置1.5进行协议处理，并发送给发射装置2调制成1090MHz的广播信号并发射出去，完成ADS-B OUT功能；同时，信号处理装置1.3完成对经过接收/电源装置3处理的邻机的1090ES检波信号进行采样、译码，得到S模式信息，提取ME域，形成飞行信息的ADS-B原始数据，并进行转换得到ASTERIX Cat 021报文，并通过WIFI通信装置1.1将报文数据传送给监视终端，完成ADS-B IN功能。同时，中央处理装置1还具有电池电量监测功能；
[0039]中央处理装置1采用ADI公司的多通道同时采样的高速AD转换器采集视频数据以及TI公司低功耗浮点DSP作为数据处理和显示控制处理器，另外，中央处理装置1通过集成小型化GNSS接收芯片及内置GNSS天线7的方式综合导航数据的接收处理功能，通过集成小型化的WIFI通信装置1.1的方式综合无线输出空域态势信息的功能。同时，装置通过高效电源管理芯片使整个装置功耗控制在较低水平。
[0040]如图4所示，所述的发射装置2集成了本机振荡器2.1、频率综合器2.2、功放链路
2.3、耦合器2.4、滤波器2.5、收发选择开关2.6和内置全向天线2.7，分别实现对本机振荡器2.1信号的放大、调制、滤波等，同时产生锁定信号和功率检测信号至信号处理装置1.3，
[0041]发射装置2采用射频综合技术，运用装置化、标准化的设计方法，把各个子装置的各种功能重新划分、组合，将各功能组件组成具有资源共享、可重构和通用化的射频集成电路，如由传统锁相环、压控振荡器、开关电路集成的频率综合器2.2，实现射频资源高度综合和射频资源共享，并在微波/射频集成化的基础上，实现可驱动、可配置，提升了射频装置综合化、集成化水平，降低了成本、体积和重量，提高了射频系统可靠性，功率放大器采用最新的GaN功率放大器，拥有更高的功率密度、增益和效率，该功率放大器为业界相同功率等级体积最小功放，在很大的程度上保证了系统的小型化和低功耗。另外，发射装置2上集成了用于1090MHz射频信号接收和发射的内置全向天线2.7，实现天线与射频装置的一体化设计，充分满足了便携式的需求。
[0042]如图1或图5所示，所述的接收/电源装置3集成了信号接收装置3.1和电源管理装置3.2，电源管理装置3.2用于将电源输入转换为各装置所需电源，信号接收装置3.1用于完成对射频接收信号的下变频及中频检波信号的处理。
[0043]信号接收装置3.1使用ADI公司的AD4350频综芯片和单片机组成的小型化频综电路，单片机编程对AD4350芯片的输出频率、输出功率、输出使能等进行控制，并对频综锁定状态等进行监控，具有频率失锁可恢复能力，在减少电路占用面积的同时，有效提高了装置工作的可靠性，信号接收装置3.1采用独立腔体屏蔽结构设计，以充分保证接收的ADS-B
信号质量。
[0044]所述的便携式ADS-B终端还包括电池4、按键5和显示屏6，
[0045]电池4采用内置充电电池，为整机提供电源输入，电池采用输出电压为7.4V的充电电池，其电量为2200mAh。
[0046]如图1所示，按键5和显示屏6与参数控制装置1.4连接，其中按键5向参数控制装置1.4单向传导信号，参数控制装置1.4向显示屏6单向传导信号，按键5和显示屏6用于完成人机交互功能。
[0047]ADS-B消息调制成1090MHz的广播信号后，通过发射装置2内置的全向天线发射出去。
[0048]信号接收装置3.1采用独立腔体屏蔽结构设计。
[0049]如图7所示，所述的便携式ADS-B终端还包括:前机壳8、后机壳9、亚克力板10、盖板11和隔板12，其中，亚克力板10、中央处理装置1、盖板11、发射装置2、隔板12、接收/电源装置3和电池4采用堆叠式结构依次安装在前机壳8与后机壳9组成的如图7所示的机壳内，显示屏6与按键5分别安装在中央处理装置1上，WIFI通信装置1.1穿插并安装在中央处理装置1、盖板11、发射装置2、隔板12和接收/电源装置3底部，GNSS天线7穿插并安装在发射装置2上端，内置全向天线2.7位于发射装置2上端。
[0050]如图6所示，便携式ADS-B终端软件按照所实现功能的不同，主要分为以下六个部分:初始化软件、参数配置软件、1090ES数据链软件、数据接收软件、报文组帧与发送软件和自检测软件:
[0051]初始化是应用程序的入口，执行了 SDRAM、Flash等硬件外设以及内部软件资源的初始化工作，为系统的正常运行作准备。
[0052]参数配置主要是实现工作模式切换、终端工作电源控制、二次代码、飞机标识、S模式地址、飞机类型等参数输入以及故障信息显示。
[0053]1090ES数据链软件主要是实现空中位置信息ES、空中速度信息ES、地面位置信息ES和飞机标识信息ES四种ADS-B报文的组帧和编码。DF18是其数据链载体。空中位置ES主要包含信息为监视状态、天线状态、格雷码高度信息、经玮度信息。空中速度ES主要包含信息为东西速度信息、南北速度信息、垂直速率信息、航向信息以及真空速信息。地面位置ES主要包含信息为地速信息、航向信息、经玮度信息。飞机标识ES主要包含信息为当前飞行任务码。
[0054]数据接收软件主要实现本机位置数据和目标飞机位置数据接收。本机位置数据接收完成本机经玮度和高度数据接收和解码。目标飞机数据接收完成目标飞机S模式地址、飞机标识、经玮度、高度、航向、速度的接收和解码。
[0055]报文组帧软件将接收的本机位置数据和目标飞机位置数据组帧成CAT021报文，并通过相应数据接口发送给监视终端。
[0056]检测软件主要完成对本机工作状态进行周期性检测，并将故障状态信息和检测结果输出至显不屏显不。
【权利要求】
1.一种便携式ADS-B终端，包括:中央处理装置(I)、发射装置(2)和接收/电源装置(3)，其特征是:所述终端还包括GNSS天线(7)， 所述的中央处理装置(I)集成了 WIFI通信装置(1.1)、GNSS装置(1.2)、信号处理装置(1.3)、参数控制装置(1.4)和协议处理装置(1.5)，所述的GNSS装置(1.2)接收GNSS天线(7)传来的数据获得本机导航信息，所述的信号处理装置(1.3)按各种类型分成多个56位的数据，并插入DF18格式的ME字段，组装成多个适合于1090ES数据链传输的不同类型的ADS-B消息，按不同的速率经过协议处理装置(1.5)进行协议处理，并发送给发射装置(2)调制成1090MHz的广播信号并发射出去，同时，信号处理装置(1.3)完成对经过接收/电源装置(3)处理的邻机的1090ES检波信号进行采样、译码，得到S模式信息，提取ME域，形成飞行信息的ADS-B原始数据，并进行转换得到ASTERIXCat 021报文，并通过WIFI通信装置(1.1)，将报文数据传送给监视终端，同时，中央处理装置⑴还具有电池电量监测功能； 所述的发射装置(2)集成了本机振荡器(2.1)、频率综合器(2.2)、功放链路(2.3)、耦合器(2.4)、滤波器(2.5)、收发选择开关(2.6)和内置全向天线(2.7)，分别实现对本机振荡器(2.1)信号的放大、调制、滤波，同时产生锁定信号和功率检测信号至信号处理装置(1.3)； 所述的接收/电源装置(3)集成了信号接收装置(3.1)和电源管理装置(3.2)，电源管理装置(3.2)用于将电源输入转换为各装置所需电源，信号接收装置(3.1)用于完成对射频接收信号的下变频及中频检波信号的处理。
2.根据权利要求1所述的一种便携式ADS-B终端，其特征是:所述的便携式ADS-B终端还包括电池(4)、按键(5)和显示屏(6)， 电池(4)采用内置充电电池，为整机提供电源输入； 按键(5)和显示屏(6)与参数控制装置(1.4)连接，其中按键(5)向参数控制装置(1.4)单向传导信号，参数控制装置(1.4)向显示屏(6)单向传导信号，按键(5)和显示屏(6)用于完成人机交互功能。
3.根据权利要求1所述的一种便携式ADS-B终端，其特征是:ADS-B消息调制成1090MHz的广播信号后，通过发射装置(2)内的内置全向天线(2.7)发射出去。
4.根据权利要求1所述的一种便携式ADS-B终端，其特征是:信号接收装置(3.1)采用独立腔体屏蔽结构设计。
5.根据权利要求1所述的一种便携式ADS-B终端，其特征是:所述的终端还包括:前机壳(8)、后机壳(9)、亚克力板(10)、盖板(11)和隔板(12)，亚克力板(10)、中央处理装置(1)、盖板(11)、发射装置(2)、隔板(12)、接收/电源装置(3)和电池(4)采用堆叠式结构依次安装在前机壳(8)与后机壳(9)组成的机壳内，显示屏(6)与按键(5)分别安装在中央处理装置(I)上，WIFI通信装置(1.1)穿插并安装在中央处理装置(1)、盖板(11)、发射装置(2)、隔板(12)和接收/电源装置(3)底部，GNSS天线(7)穿插并安装在发射装置(2)上端，内置全向天线(2.7)位于发射装置(2)上端。
【文档编号】G01S19/13GK204258794SQ201420582014
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】袁远, 朱丽军, 庞晗, 李橙, 蒋兴城, 葛成, 杨小会 申请人:中国航空无线电电子研究所