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1、(10)申请公布号 CN 102946417 A (43)申请公布日 2013.02.27 C N 1 0 2 9 4 6 4 1 7 A *CN102946417A* (21)申请号 201210405164.3 (22)申请日 2012.10.22 201210238716.6 2012.07.10 CN H04L 29/08(2006.01) H04W 84/06(2009.01) G08G 5/00(2006.01) (71)申请人郭建国 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫200号18 幢105号 申请人毛星原 (72)发明人郭建国 毛星原 (74)专利代理机构江苏致邦律师事务所 。
2、32230 代理人樊文红 (54) 发明名称 低空航空器空中监管物联网系统 (57) 摘要 低空航空器空中监管物联网系统，包括：GPS 卫星、设有ADS-M收发机载设备的低空航空器、移 动通信蜂窝集群基站、地面移动通信蜂窝基站集 群服务平台、互联网和低空航空器空管中心;所 述ADS-M收发机载设备，安装在低空航空器中， 采用TD-SCDMA/TD-HSDPA或GSM/GPRS/EGPRS或 WCDMA/CDMA2000或GSM/GPRS通信方式与移动通 信蜂窝集群基站进行上下数据链数据通信，并通 过地面移动通信蜂窝基站集群服务平台及互联网 与低空航空器空管中心相连。 (66)本国优先权数据 (。
3、51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1页 2 1.低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，该系统包括：GPS卫星、设有ADS-M收发 机载设备的低空航空器、移动通信蜂窝集群基站、地面移动通信蜂窝基站集群服务平台、互 联网和低空航空器空管中心； 所述ADS-M收发机载设备，安装在低空航空器中，采用TD-SCDMA/TD-HSDPA或GSM/ GPRS/EGPRS或WCDMA/CDMA2000或GSM/GPRS通信方式与移动通信蜂窝集群基站进行上下数 据链数据通。
4、信，并通过地面移动通信蜂窝基站集群服务平台及互联网与低空航空器空管中 心相连。 2.根据权利要求1所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述ADS-M收发 机载设备由AD6905数字基带处理器、AD6857模拟基带芯片、AD6552射频收发芯片、AD6546 射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统 模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、 相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成。 3.根据权利要求1所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述ADS-M收发 机载设备下行数据链主要发出航空器入网代。
5、码、航空器代码、GPS信息、气压、高度、航速，以 及故障、急救与语音信息；上行数据链主要发出导航、目标GIS、气象信息，以及应急处理与 语音信息。 4.根据权利要求1所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述ADS-M收发 机载设备电路中设有数字基带处理器、模拟基带芯片和射频收发芯片。 5.根据权利要求1所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述ADS-M收发 机载设备中设有空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统天线，所述空中全方位扫描防碰撞无 线通讯系统天线由底座（50）、外罩（10）和设置在外壳内的多个微天线（70）组成，在所述底 座（50）和外罩（10）围成的圆柱形空间内，所述。
6、底座（50）上设有多扇区电磁波反射体（40） 和所述多个微天线（70），每个所述微天线（50）对应设置在所述多扇区电磁波反射体（40） 的一个扇区电磁波辐射焦面位置上，每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立，所述微天 线（70）由PCB覆铜天线条板（20）和塑料护套（30）组成。 6.根据权利要求5所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，所述的空中全 方位扫描防碰撞无线通讯系统包括微处理电路（100）、多路微处理RF收发电路（101）和稳 压电路（103）； 所述多路微处理RF收发电路（101），通过微处理电路（100）通信接口SPI与收发控制 接口（PAEN-1，PAEN-6、EN-1E。
7、N-6）及增益控制HGM接口，管理控制多路微处理RF收 发电路（101），并采用逐次控制每一路的循环控制方式，由各路对应的微处理RF收发电路 经各路多扇区收发天线，进行循环扫描多扇无线辐射区中车辆无线通讯电子牌照，进行全 向高增益无线收发通讯；多路微处理RF收发电路（101）中，微处理RF收发芯片（IC1-1， IC6-1）采用CC25XX或CC24XX系列芯片，射频增益放大器芯片（IC1-2，IC6-2）采用 CC259X系列芯片。 7.根据权利要求5所述的低空航空器空中监管物联网系统，其特征是，其特征在于，多 个扇区的电磁波反射体是有色金属制成。 权 利 要 求 书CN 102946417。
8、 A 1/4页 3 低空航空器空中监管物联网系统 技术领域 0001 本发明涉及一种低空航空器安装的ADS-M收发机载设备，在低空飞行过程中是通 过物联网形式，采用我国移动TD-SCDMA/GPRS（或WCDMA、CDMA2000）地面蜂窝集群通讯、GPS 卫星定位，空中全方位扫描防碰撞通讯系统，所组成的ADS-M收发机载设备，形成地面监管 空中低空航空器的物联网系统平台。低空航空器是指：小于4000米高度飞行的私人小飞 机、商务小飞机、直升机等。 0002 背景技术 0003 当前高空民航航空器飞行是在制定的航线区域内进行空管飞行，高空民航航空器 ADS-B技术用于空中交通管制，可以在无法部。
9、署航管雷达的大陆地区为航空器提供优于雷 达间隔标准的虚拟雷达管制服务;在雷达覆盖地区，即使不增加雷达设备也能以较低代价 增强雷达系统监视能力，提高航路乃至终端区的飞行容量。也就是采用多点ADS-B地面通 信设备联网，作为雷达监视网的旁路系统，并可提供不低于雷达间隔标准的空管服务，利用 ADS-B技术在较大的航线区域内实现飞行动态监视，以改进飞行流量管理及各类情报服务。 0004 我国低空空域航空器的飞行的监管还是空白，低空航空器飞行航路无确定性，也 无法制定航线，无法在全国布设大量的探测雷达监视低空航空器飞行。 0005 鉴于目前状况，需要一种低空航空器空中监管系统，为低空航空器空中交通管制 。
10、提供无线通信，保证低空航空器在飞行时通信的可靠性。 发明内容 0006 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低空航空器空中监管物联网系 统，该系统利用现有的移动通信TD-SCDMA/GPRS(或WCDMA、CDMA2000)蜂窝集群基站，给低 空航空器空中交通管制提供有效地面通信基站，利用移动通信TD-SCDMA/GPRS满足低空航 空器在飞行时通信的可靠性。 0007 实现本发明目的的技术方案是：低空航空器空中监管物联网系统，包括：GPS卫 星、设有ADS-M收发机载设备的低空航空器、地面通信基站、地面移动通信蜂窝基站集群服 务平台、互联网和低空航空器空管中心；所述ADS-M收发机载。
11、设备，安装在低空航空器中， 采用TD-SCDMA/TD-HSDPA或GSM/GPRS/EGPRS或WCDMA/CDMA2000或GSM/GPRS通信方式与 移动通信蜂窝集群基站进行上下数据链数据通信，并通过地面移动通信蜂窝基站集群服务 平台及互联网与低空航空器空管中心相连。 0008 所述ADS-M收发机载设备是安装在低空航空器内的收发机载设备， ADS-M （Automatic Dependent Surveillance- Mobile communication）移动通信自动相关监视， 即ADS-M收发机载设备能通过移动通信自动广播低空航空器的机型信息、驾驶员信息、卫 星导航和定位信息、。
12、空中飞行意向信息、空中飞行参数信息、语音交互信息等，并通过无线 移动通信TD-SCDMA/GPRS与地面物联网系统平台进行互联，形成高速数据链进行空、天、地 说 明 书CN 102946417 A 2/4页 4 一体化协同监视与信息服务。 0009 本发明的低空航空器空中监管物联网系统，采用国内布设大量的移动通信 TD-SCDMA/GPRS(或WCDMA、CDMA2000)蜂窝集群基站、GPS卫星定位、空中全方位扫描防碰撞 通讯系统及互联网，使安装在低空航空器内的ADS-M收发机载设备，组成低空航空器空中 监管物联网系统平台进行空中交通管制。 0010 作为本发明的进一步改进，所述ADS-M收。
13、发机载设备由AD6905数字基带处理器、 AD6857模拟基带芯片、AD6552射频收发芯片、AD6546射频收发芯片、射频开关、空中航空器参 数测量模块、空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、 航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、相机、扬声器、耳机、传声器和键盘所组成。 0011 作为本发明的进一步改进，所述ADS-M收发机载设备仪表采用公共移动通信系统 与地面蜂窝基站进行上下数据链数据通信；下行数据链主要发出机号、代码、GPS信息、高 度、航速，以及故障、急救与语音信息；上行数据链主要发出导航、目标GIS、气象信息，以及 应急处理与语音信息。 00。
14、12 作为本发明的进一步改进，所述ADS-M收发机载设备电路中设有数字基带处理 器、模拟基带芯片和射频收发芯片。 0013 作为本发明的进一步改进，所述ADS-M收发机载设备中设有空中全方位扫描防碰 撞无线通讯系统天线，所述空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统天线由底座、外罩和设置 在外壳内的多个微天线组成，在所述底座和外罩围成的圆柱形空间内，所述底座上设有多 扇区电磁波反射体和所述多个微天线，每个所述微天线对应设置在所述多扇区电磁波反射 体的一个扇区电磁波辐射焦面位置上，每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立，所述微 天线由PCB覆铜天线条板和塑料护套组成。 0014 作为本发明的进一步改进，所述。
15、的空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统包括微处 理电路、多路微处理RF收发电路和稳压电路； 本发明采用国内布设大量的移动通信TD-SCDMA/GPRS(或WCDMA、CDMA2000)蜂窝集群 基站及互联网、低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备，组成低空航空器空中监管物联 网系统平台进行空中交通管制。由于我国移动通信基本覆盖大部分国土区域，给低空航空 器空中交通管制提供了有效地面通信基站，而且我国移动通信TD-SCDMA/GPRS能满足低空 航空器在飞行时通信的可靠性。 附图说明 0015 图1 本发明实施例低空航空器空中监管物联网系统结构示意图； 图2 本发明实施例ADS-M收发机载设备电路。
16、原理图； 图3-1本发明实施例空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统六扇区收发天线结构图； 图3-2图3-1的A-A剖视图 图4本发明实施例空中全方位扫描防碰撞通讯系统电路原理图。 具体实施方式 0016 参照附图1所示，本发明实施例一种低空航空器空中监管物联网系统包括：GPS卫 星、安装ADS-M收发机载设备的低空航空器1.0、移动通信蜂窝集群基站2.0、地面移动通信 说 明 书CN 102946417 A 3/4页 5 蜂窝基站集群服务平台、互联网3.0、低空航空器空管物联网综合信息港4.0和停机场5.0 所组成。其中移动通信蜂窝集群基站2.0与MAS移动统一服务平台（地面移动通信蜂窝基 站集群。
17、服务平台）构成移动公司无线通讯的信息化平台，由移动公司无线通讯的信息化平 台通过互联网3.0与低空航空器空管物联网综合信息港4.0相连。 0017 安装有ADS-M收发机载设备的低空航空器1.0与移动通信蜂窝集群基站2.0进行 无线通信。ADS-M收发机载设备可以进行移动TD-SCDMA/GPRS通信自动相关监视。ADS-M 收发机载设备与移动通信蜂窝集群基站2.0之间进行无线通信，ADS-M收发机载设备发出 下行航空器入网代码、航空器代码、GPS定位信息、气压、高度、空速、航速信息以及故障、急 救与语音信息；接收地面移动TD-SCDMA/GPRS通信基站上传的导航信息、目标GIS信息、语 音。
18、信息、气象信息；而这些相关监视的信息是由低空航空器空管物联网综合信息港4.0经 互联网3.0，链接在移动通信蜂窝集群基站2.0与低空航空器ADS-M收发机载设备进行空中 交通监管。 0018 参照附图2所示，本发明实施例一种低空航空器内安装的ADS-M收发机载设备主 要特征是：由AD6905数字基带处理器、AD6857模拟基带芯片、AD6552射频收发芯片、AD6546 射频收发芯片、射频开关、空中航空器参数测量模块、空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统 模块、空中航空器卫星定位模块、存储器、航空器标识SD卡、驾驶飞行入网认证卡、显示器、 相机、扬声器、耳机、传声器、键盘所组成。 0019 ADS。
19、-M收发机载设备电路原理是由AD6905数字基带处理器通过模拟基带接口联 接AD6857模拟基带芯片的控制接口、音频接口与基带接口；AD6857模拟基带芯片通过模拟 无线通信接口，一路联接TD-SCDMA/TD-HSDPA通信方式的AD6552射频收发芯片，另一路联 接GSM/GPRS/EGPRS通信方式的AD6546射频收发芯片；AD6552射频收发芯片与AD6546射 频收发芯片通过PA功放电路发出及接收来自射频开关无线天线上的射频信号。 0020 其中AD6905数字基带处理器具有数字信号处理与微程序控制的芯片，AD6905数 字基带处理器的UART串行通信接口联接GPS定位模块，接收G。
20、PS卫星发出的定位信息，GPS 接收电路模块可以采用国外SiRF STAR III数据处理芯片的E580型号的GPS接收电路模 块，也可以采用我国北斗GPS接收电路模块；I2C总线接口连接空中航空器参数测量模块 与空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统模块，空中航空器参数测量模块是检测航空器气压 高度及空速参数，而空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统模块可以采用913MHz/2.4Ghz频 率，使航空器在空中飞行过程中与相邻的航空器进行无线通讯，给出双方航空器空中位置 及航线，防止双方航空器在空中飞行过程中进行碰撞；USIM卡接口联接驾驶航空器入网认 证卡；Gamara接口联接相机；SDIO/MMC接口。
21、联接航空器标识SD卡；EBUS2接口联接屏幕显 示器；Keypad接口联接键盘；External Memory接口联接外存储器。AD6857模拟基带芯片 的音频接口联接耳机/麦克、扬声器、传声器。 0021 参照附图3-1和附图3-2所示，低空航空器安装的ADS-M收发机载设备中空中全 方位扫描防碰撞无线通讯系统天线，主要特征是：航空器外底部安装一个小型六扇区收发 天线，航空器沿飞行前后方向与左右方向大于2公里半径空域内，进行全方位扫描防碰撞 无线探测是否有相邻的航空器飞行，以及相互进行无线通讯；附图3是本发明所述“空中全 方位扫描防碰撞无线通讯系统六扇区收发天线结构图”，其结构包括：天线外罩。
22、10、PCB覆 铜天线条板20、塑料护套30、六扇区电磁波反射体40、底座50、天线引线槽60所组成；其中 说 明 书CN 102946417 A 4/4页 6 六个扇区都有一个由PCB覆铜天线条板20、PCB覆铜天线塑料护套30组成的圆柱形天线， 安装在六个扇区电磁波辐射焦面位置上，而每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立，六 扇区电磁波反射体40是有色金属制成，六扇区外形在图1中A-A剖面图所示。在外壳和底 座围成的圆柱形空间内，所述底座50上设有多扇区电磁波反射体40和多个天线70，每个所 述天线70设置在所述多扇区电磁波辐射焦面位置上，每一个扇区的天线电磁波辐射都相 互独立，所述天线70。
23、由PCB覆铜天线条板20和天线外罩10组成。 0022 参照附图4是空中全方位扫描防碰撞无线通讯系统电路原理图，其电路结构主要 由微处理电路100、六路微处理RF收发电路101、稳压电路103三大部分组成。 0023 微处理电路100包括：RAM系列微处理器U1、复位芯片U2、时间电路芯片U3、温度 传感器芯片U4，以及外围电路器件组成；并且RAM系列微处理器U1的I2C总线与AD6905数 字基带处理器I2C总线相连接。 0024 微处理电路100主要特征在于，采用RAM系列微处理器U1管理六路微处理RF收 发电路101，RAM系列微处理器U1的SPI通信接口MOSI、MISO、SCK及片选。
24、控制口P0.16 （CS1）、P0.15（CS2）、P0.14（CS3）、P0.13（CS4）、P0.12（CS5）、P0.11（CS6）与六路微处理 RF收发器IC1-1IC6-1的P1.4P1.1相连接，其中SPI通信接口MOSI、MISO、SCK是并联 对应连接到六路微处理RF收发器IC1-1IC6-1的P1.4、P1.3、P1.2的MOSI、MISO、SCK接 口，片选控制口P0.16P0.11分别连接到六路微处理RF收发器IC1-1IC6-1的P1.1选 片接口，当片选控制口P0.16P0.11中某一片选控制口为低电平时，RAM系列微处理器U1 与选中的微处理RF收发器进行SPI通信。
25、；RAM系列微处理器U1的P0.21P0.25、P0.27 P0.30、P1.17P1.19是六路微处理RF收发电路101的收发控制接口PAEN-1PAEN-6、 EN-1EN-6相关的控制接口，而RAM系列微处理器U1的P1.16是六路微处理RF收发电路 101的增益控制HGM共同接口；RAM系列微处理器U1的I2C总线接口与时间电路芯片U3、 温度传感器芯片U4、AD6905数字基带处理器的I2C总线接口相连接。 0025 六路微处理RF收发电路101包括：有六路微处理RF收发电路，第一路微处理RF 收发电路，由微处理RF收发芯片IC1-1、射频增益放大器芯片IC1-2、复位芯片IC1-3。
26、、电容 C1-0C1-15、电阻R1-1R1-3、电感L1-1L1-5、晶振Z1-1与ZI-2、天线AN1-1组成；第 二路、第三路第六路微处理RF收发电路与第一路微处理RF收发电路相同，第六路微处理 RF收发电路，由微处理RF收发芯片IC6-1、射频增益放大器芯片IC6-2、复位芯片IC6-3、电 容C6-0C6-15、电阻R6-1R6-3、电感L6-1L6-5、晶振Z6-1与Z6-2、天线AN6-1组成； 其中微处理RF收发芯片IC1-1IC6-1，可以采用CC25XX系列芯片，射频增益放大器芯片 IC1-2IC6-2，可以采用CC259X系列芯片。 0026 六路微处理RF收发电路101。
27、主要特征在于，通过微处理电路100通信接口SPI与 收发控制接口PAEN-1PAEN-6、EN-1EN-6及增益控制HGM接口，管理控制六路微处理RF 收发电路101，并采用逐次控制每一路的循环控制方式，由各路对应的微处理RF收发电路 经各路六扇区收发天线，进行循环扫描六扇区无线辐射空域的低空飞行器，进行全向高增 益无线探测与收发通讯。 0027 稳压电路103是为微处理电路100、六路微处理RF收发电路101提供稳压电源； 电源是采用机载电源6V与充电电池BT，并通过公知的稳压电路，提供VCC5V、VDD3.3V、 VDD1.8V、VDDa3.3V 、VDDa1.8V、VCC3.3V、AVCC3.3V的稳压电源。 说 明 书CN 102946417 A 1/4页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102946417 A 2/4页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102946417 A 3/4页 9 图3-1 图3-2 说 明 书 附 图CN 102946417 A 4/4页 10 图4 说 明 书 附 图CN 102946417 A 10 。