CN209488563U - 一种全向接收、多客户端发送的ads-b地面站接收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全向接收、多客户端发送的ADS‑B地面站接收装置，包括译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块、天线及天馈模块，所述译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块相互连接，所述天线及天馈模块与射频接收前端连接。本实用新型避免了目前的ADS‑B装置通常体积较大、功耗也比较高的问题，并且能够保证提供有保障、无间断的空中信息和数据，也解决了数据传输过程中数据的丢失、错误输入、干扰信号等会降低数据的完整性的问题，从而提升了空中监视的实时性和准确性。

Description

一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置

技术领域

本实用新型涉及计算机信息处理技术领域，具体的说，是一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置。

背景技术

随着全球贸易的日益增长和航空事业的快速发展，孔中交通流量正在急剧增加，孔中交通的飞行安全和效率可能会大大降低，为了孔中交通的安全，广播式自动相关（ADS-B：Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）技术为这一问题提供了有效的手段。广播式自动相关监视（ADS-B）是利用空对地、空对空数据通信完成交通监视和信息传递的一种航行信息技术。

ADS-B装置可管制和监视空中航空设备，传达天气、地形、空域限制等飞行信息，使机组更加方便地了解当前周边的空中交通情况，为飞机的安全飞行和空中管制提供保障。相较于雷达***，ADS-B能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视信息，建设成本比雷达***低很多，并且维护成本也很低，使用寿命更长。

现有的ADS-B装置，通常体积较大，功耗也较高，并且并不总能保证提供有保障、无间断的空中信息和数据，数据传输过程中数据的丢失、错误输入、干扰信号等都会降低数据的完整性，从而降低了空中监视的实时性和准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，相对传统ADS-B装置更稳定的数据、更高的性能、更低的功耗，以避免现有技术下的ADS-B装置的不足。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，包括译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块、天线及天馈模块，所述译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块相互连接，所述天线及天馈模块与射频接收前端连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述译码及处理模块包括ADC单元、译码模块、处理模块、网络交换机，所述译码模块采用FPGA芯片，所述处理模块采用ARM处理器；所述ADC单元与射频接收前端连接；所述ADC单元、FPGA芯片、ARM处理器、网络交换机依次连接；所述ARM处理器连接有FLASH存储器；所述FPGA芯片、ARM处理器、网络交换机分别与接口模块连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述天线及天馈模块包括依次连接的限制器A、限制器B、限制器C、带通滤波器、信号放大器、衰减器；所述限制器A与接口模块连接，所述衰减器与射频接收前端连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述接口模块包括GPS+BD接口、电源接口、RF射频接口、HDLC接口、光纤传输接口，所述GPS+BD接口分别与FPGA芯片、ARM处理器连接，所述HDLC接口、光纤传输接口分别与网络交换机连接，所述RF射频接口与限制器A连接，所述电源接口与电源模块连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，还包括全向天线，所述全向天线通过RF射频接口与天线及天馈模块连接；所述全向天线的型号为TQJ-1000A。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，还包括GPS+BD天线，所述GPS+BD天线通过GPS+BD接口分别与ARM处理器、FPGA芯片连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述ARM处理器采用型号为S3C2440A的芯片，所述ARM处理器包括调试串口、调试网口，所述调试串口与GPS+BD接口连接，所述调试网口与FPGA芯片连接。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述FPGA芯片采用型号为DY-GABR038P00A的芯片，所述FPGA芯片连接有GTAG接口，所述GTAG接口与GPS+BD接口连接。

工作原理：

天线及天馈模块接收空中ADS-B信号，经过译码及处理模块处理得到目标信息，再送到译码及处理模块进行信号和译码，译码及处理模块同时接收GPA+BD天线的时间信息。目标信息和时间信息一起在译码及处理模块进行数据解析和融合并组成CAT021格式的数据，再使用UDP网络协议传输出去。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型的光纤传输接口有四个接口，可以同时上报数据给多达四个空管中心，减轻空管控制员的负担，提高效率，可以实现空中交通的流量管理和冲突警告，减少安全事故的发生；

（2）本实用新型通过选用小体积、高性能、低功耗的ARM处理器，提供强大的数据接收和处理能力，并通过使用高灵敏度的译码模块，实现接收距离大于300km；

（3）本实用新型符合DO-260B、CAT021、CAT023、CAT247标准，支持UDP网络通信协议；同时拥有丰富的维护接口，装置预留了HDLC接口和光线传输接口，方便调试和控制；

（4）本实用新型使用UDP数据传输协议通过LAN网口以单向传播的方式向客户端发送CAT021格式的ADS-B数据；为使地面站能和应用***集成组网，提供基于10M/100Mbps以太网接口的UDP协议栈，可通过连接到本装置的客户端对本地的IP地址、网关、子网掩码进行配置；客户端向本装置发送配置信息指令，本装置接收到指令后IP地址以及对发送端的IP地址、端口进行修改；

（5）本实用新型预留了HDLC接口和光纤传输接口，满足不同接口的设计需求，避免了目前的ADS-B装置通常体积较大、功耗也比较高的问题，并且能够保证提供有保障、无间断的空中信息和数据，也解决了数据传输过程中数据的丢失、错误输入、干扰信号等会降低数据的完整性的问题，从而提升了空中监视的实时性和准确性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型模块原理框图；

图3为本实用新型天线与天馈模块原理图；

图4为本实用新型译码及处理模块原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型通过下述技术方案实现，如图1所示，一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，包括译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块、天线及天馈模块，所述译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块相互连接，所述天线及天馈模块与射频接收前端连接。

需要说明的是，通过上述改进，本实用新型提出一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，该装置主要由译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块、天线及天馈模块组成，电源模块为其余模块供电。天线及天馈模块接收空中ADS-B信号，经过译码及处理模块处理得到目标信息，再送到译码及处理模块进行信号和译码，译码及处理模块同时接收GPA+BD天线的时间信息。目标信息和时间信息一起在译码及处理模块进行数据解析和融合并组成CAT021格式的数据，再使用UDP网络协议传输出去。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述译码及处理模块包括ADC单元、译码模块、处理模块、网络交换机，所述译码模块采用FPGA芯片，所述处理模块采用ARM处理器；所述ADC单元与射频接收前端连接；所述ADC单元、FPGA芯片、ARM处理器、网络交换机依次连接；所述ARM处理器连接有FLASH存储器；所述FPGA芯片、ARM处理器、网络交换机分别与接口模块连接。

所述ARM处理器采用型号为S3C2440A的芯片，所述ARM处理器包括调试串口、调试网口，所述调试串口与GPS+BD接口连接，所述调试网口与FPGA芯片连接。

所述FPGA芯片采用型号为DY-GABR038P00A的芯片，所述FPGA芯片连接有GTAG接口，所述GTAG接口与GPS+BD接口连接。

需要说明的是，通过上述改进，天线及天馈模块接收空中ADS-B的目标信号传输给过射频接收前端进行处理，再通过ADC单元采样后送到译码模块进行解析和译码；译码模块同时接收GPA+BD天线的时间信息，目标信息和时间信息一起送入处理模块进行数据解析和融合，并组成CAT021格式的数据，再使用UDP网络协议传输出去。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述天线及天馈模块包括依次连接的限制器A、限制器B、限制器C、带通滤波器、信号放大器、衰减器；所述限制器A与接口模块连接，所述衰减器与射频接收前端连接。

需要说明的是，通过上述改进，所述限制器A、限制器B、限制器C的型号均为SKY16601-555LF；所述带通滤波器的型号为TA0970A；所述信号放大器的型号为SBF5089Z；所述衰减器的型号为HMC539LP3。

所述射频接收前端包括依次连接的射频接收放大单元、下变频单元、中频检波单元；所述射频接收放大单元的型号为CMA-162LN+或PGA-105+；所述下变频单元的型号为SYM-18H+；所述中频检波单元的型号为AD8310。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述接口模块包括GPS+BD接口、电源接口、RF射频接口、HDLC接口、光纤传输接口，所述GPS+BD接口分别与FPGA芯片、ARM处理器连接，所述HDLC接口、光纤传输接口分别与网络交换机连接，所述RF射频接口与限制器A连接，所述电源接口与电源模块连接。

还包括全向天线，所述全向天线通过RF射频接口与天线及天馈模块连接；所述全向天线的型号为TQJ-1000A；还包括GPS+BD天线，所述GPS+BD天线通过GPS+BD接口分别与ARM处理器、FPGA芯片连接。

需要说明的是，通过上述改进，处理模块对数据进行处理并合成CAT021格式的数据，网络交换机使用UDP网络协议，CAT021格式的数据通过网络交换机直接输出，或通过备用的HDLC接口或光纤传输接口输出。

所述光纤传输接口有四个接口，可以同时对四个客户端发送网络数据，即可以通过RJ45网线同时连接到四个空管中心。提供相对传统ADS-B装置更稳定的数据、更高的性能、更低的功耗，以避免现有技术下的ADS-B装置的不足。通过选用小体积、高性能、低功耗的ARM处理器，提供强大的数据接收和处理能力，并通过使用高灵敏度的译码模块，实现接收距离大于300km（无遮挡条件，天线位置较高）。并且符合DO-260B、CAT021、CAT023、CAT247标准，支持UDP网络通信协议。同时拥有丰富的维护接口，装置预留了HDLC接口和光线传输接口，方便调试和控制。

本装置拥有丰富的维护接口，包括ARM处理器的调试串口、调试网络，FPGA芯片的JTAG接口等，以及电源接口、信号指示接口、信号测试接口等。所述GPS+BD天线为蘑菇天线，是外部安装模式，蘑菇天线下部有一个可以安装的抱杆，抱杆固定在本装置的外部设备上，在抱杆内有射频线缆。全向天线用于接收ADS-B的目标信号，与天线及天馈模块为一体，使用螺钉固定安装在装置的外部。

本装置使用UDP数据传输协议通过LAN网口以单向传播的方式向客户端发送CAT021格式的ADS-B数据。为使地面站能和应用***集成组网，提供基于10M/100Mbps以太网接口的UDP协议栈，可通过连接到本装置的客户端对本地的IP地址、网关、子网掩码进行配置。客户端向本装置发送配置信息指令，本装置接收到指令后IP地址以及对发送端的IP地址、端口进行修改。

本装置预留了HDLC接口和光纤传输接口，满足不同接口的设计需求，避免了目前的ADS-B装置通常体积较大、功耗也比较高的问题，并且能够保证提供有保障、无间断的空中信息和数据，也解决了数据传输过程中数据的丢失、错误输入、干扰信号等会降低数据的完整性的问题，从而提升了空中监视的实时性和准确性。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，利用ADS-B地面站接收装置的全向天线接收空中飞机广播的ADS-B信号，同时接收GPS+BD天线的时间信息，目标信息与时间信息处理后一起通过网络上报给空管中心，整合后显示在空管中心的监视屏幕上，实现航空设备的监视和跟踪，有利于航班、机组人员的调度和分配。并且一台ADS-B地面站接收装置可以同时上报数据给多达四个空管中心，减轻空管控制员的负担，提高效率，可以实现空中交通的流量管理和冲突警告，减少安全事故的发生。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，本实施例的ADS-B地面站接收装置可以应用在车载和机载设备上的防撞***，方便驾驶员和飞行员清楚地了解附近空域的交通情况，有效地增加情景意识，防止安全事故的发生。目前飞行员的情景意识主要来源于空管员的语音通讯信息，而附近目标飞机的相对位置，智能靠空管员自己的想象。在设置本装置后，飞行员可以清楚地知道临近飞机的位置和航向角、速度等信息，从而提高飞行的安全。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：包括译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块、天线及天馈模块，所述译码及处理模块、射频接收前端、电源模块、指示灯模块、接口模块相互连接，所述天线及天馈模块与射频接收前端连接。

2.根据权利要求1所述的一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：所述译码及处理模块包括ADC单元、译码模块、处理模块、网络交换机，所述译码模块采用FPGA芯片，所述处理模块采用ARM处理器；

所述ADC单元与射频接收前端连接；所述ADC单元、FPGA芯片、ARM处理器、网络交换机依次连接；所述ARM处理器连接有FLASH存储器；所述FPGA芯片、ARM处理器、网络交换机分别与接口模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：所述天线及天馈模块包括依次连接的限制器A、限制器B、限制器C、带通滤波器、信号放大器、衰减器；所述限制器A与接口模块连接，所述衰减器与射频接收前端连接。

4.根据权利要求3所述的一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：所述接口模块包括GPS+BD接口、电源接口、RF射频接口、HDLC接口、光纤传输接口，所述GPS+BD接口分别与FPGA芯片、ARM处理器连接，所述HDLC接口、光纤传输接口分别与网络交换机连接，所述RF射频接口与限制器A连接，所述电源接口与电源模块连接。

5.根据权利要求3所述的一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：所述射频接收前端包括依次连接的射频接收放大单元、下变频单元、中频检波单元。

6.根据权利要求4所述的一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：还包括全向天线，所述全向天线通过RF射频接口与天线及天馈模块连接；所述全向天线的型号为TQJ-1000A。

7.根据权利要求4所述的一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：还包括GPS+BD天线，所述GPS+BD天线通过GPS+BD接口分别与ARM处理器、FPGA芯片连接。

8.根据权利要求4所述的一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：所述ARM处理器采用型号为S3C2440A的芯片，所述ARM处理器包括调试串口、调试网口，所述调试串口与GPS+BD接口连接，所述调试网口与FPGA芯片连接。

9.根据权利要求4所述的一种全向接收、多客户端发送的ADS-B地面站接收装置，其特征在于：所述FPGA芯片采用型号为DY-GABR038P00A的芯片，所述FPGA芯片连接有GTAG接口，所述GTAG接口与GPS+BD接口连接。