[发明专利]基于北斗卫星导航系统的低空飞行目标告警系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，具体为一种基于北斗卫星导航系统的低空飞行目标告警系统和方法。

背景技术

在航空领域，按飞行高度把飞行过程分为超低空飞行、低空飞行、中空飞行、高空飞行和超高空飞行，如下表所示。

低空飞行通常是指距地面或水面100m到1000m的飞行，无论是在军事应用还是民用方面，低空飞行都是十分常见。例如，军事领域中的武装直升机的伞降、装备空投、武装侦察，战斗机的强击、突防突击等；民用领域低空飞行在野外搜救、抢险救灾、农林作业、旅游、航拍等方面也起着重要作用。由于飞行器的飞行高度较低，低空飞行在军事上可以降低雷达对目标的发现率；缩短敌机的雷达探测距离；降低某些高射武器对我机的抗击效果。另一方面，低空飞行时难以看到较远的目标，需要使用航线附近的地标确定飞机位置；低空飞行时飞机的无线电设备会受到不同程度的影响，特别是中长波无线电领航设备，精确度会出现明显降低。

低空飞行具有以下特点，用地标定位；低空飞行时难以看到较远的目标，需要使用航线附近的地标确定飞机位置，周围无明显地标时需要提升高度以获得地标信息。无线电设备受限；低空飞行时飞机的无线电设备会受到不同程度的影响，特别是中长波无线电领航设备，精确度会出现明显降低。这时要充分利用机上雷达补充有效探视距离和地标不足的缺陷。容易受到偏流、地速和求风的影响：低空飞行风速小，但受地形影响大，变化快，不易掌握规律，因此飞行中应根据地形等情况适时进行测量。因此研制低空飞行器的监控和指控引系统，并对其中的关键技术展开研究具有重要意义。

并且随着低空空域的改革和空域开放政策的完善，通用航空器的活动量逐渐增加，提高低空空域的安全飞行质量，完善飞行目标的安全告警机制变得十分重要。长期以来，对低空空域飞行目标存在看不见、管不了的状态，更没有对飞行安全提出辅助设计。目前，低空空域主要靠一次雷达、二次雷达、多点定位、广播式自动相关监视等技术(ADS-B)实现监控，但是雷达和多点定位在民用领域应用受限，ADS-B又完全依赖于GPS，仅仅能提供二维平面位置信息。

北斗卫星导航系统，简称北斗系统，是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继美国全球定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统，与伽利略导航系统并称全球四大卫星导航系统。北斗系统分为北斗一代和北斗二代。北斗一号可以为中国全境和周边部分邻国提供定位、导航、授时和简易通讯服务。北斗二号卫星导航系统采用单程无源定位，定位精度可达20米。

近年来，随着北斗卫星数量的不断增加，北斗系统的定位精度越来越准，带宽越来越高，加上国家的大力支持，北斗导航服务在我国军用和民用领域都呈现出快速发展的态势。其中，人们把北斗通信卫星面向民用领域提供的位置信息与地理信息系统结合起来研制出一些对飞机、轮船、车辆等运动物体的监控系统。其系统总体框架如图1所示。系统包括机载子系统和地面子系统两部分，其中机载子系统由综合显示控制器(下文简称综显)和北斗通信伴侣(下文简称通信伴侣)组成，地面子系统由北斗指挥机(下文简称指挥机)和监控与指挥引导系统(下文简称监控与指挥系统)组成。通信伴侣和指挥机中装载有特定的北斗卡，它们按照北斗通信协议进行通信，完成机载子系统和地面子系统之间的双向数据传输。地面子系统接收飞行目标的飞行参数信息并在二维和三维地图中实时显示，，并对其进行必要的引导；机载子系统利用接收到的北斗定位信息在二维地图中进行导航。其原理是在被监控目标上携带北斗通信用户终端，该终端随着监控目标一起运动，地面监控平台通过北斗通信指挥机可以收到用户终端的位置信息，并将其在数字地图中直观显示，实现对物体运动过程的实时监控。总体上来看，目前市场上的监控系统存在两方面的不足：一是在二维地图中进行监控，这对飞机等三维空间中运动的监控还不够充分；二是系统功能比较单一，主要以监控目标的轨迹显示和短报文通信为主，缺乏对监控目标安全状态的综合判断和实时告警，对低空飞行目标的安全告警仅仅关注了飞行撞地告警，而对空情态势、地形地貌构成的直接安全威胁，以及任务区域、航迹规划等构成的间接安全隐患考虑不够全面，导致提供的辅助决策信息不理想，容易导致误判，产生安全飞行事故。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够对低空飞行目标进行安全监控和指挥引导，进行威胁综合评估，实时告警的基于北斗卫星导航系统的综合飞行安全告警系统和方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明基于北斗卫星导航系统的低空飞行目标告警方法，包括如下步骤：