基于1090ES链路ADS-B技术的指挥运行管理系统以及方法

摘要

本发明提供一种基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统以及方法，该系统包括：数据接收器,用于接收1090MHz ADS‑B报文信息；数据存储模块；系统处理器,用于对报文信息进行解码；并对电子地图、机场终端区航图信息、以及解码后的报文信息进行关联处理，得到目标航空器的实时信息；以及根据所述目标航空器的实时信息、用户应用配置参数以及告警逻辑，对运行于预设进近范围内的目标航空器提供预警，并预判预设高度层变更应用范围内目标航空器是否具备高度层变更能力，以及生成空地协同的增强态势信息；人机交互模块，用于显示空地协同的增强态势信息、进近运行预警结果和高度层变更能力预判结果；通信模块。本发明能建立地面监管人员和飞行员在航空器运行过程中共同的即时情景意识，有助于提高高密度空域的利用率，改善飞行效率，保障飞行安全。

权利要求

1.一种基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，其特征在于，包括：数据接收器,用于接收目标航空器的1090MHz ADS‑B报文信息；

数据存储模块,用于存储所述1090MHz ADS‑B报文信息、系统处理器处理后的航空器信息、电子地图、机场终端区航图信息、通过人机交互界面输入的指令、用户应用配置参数以及系统运行信息；

系统处理器,用于对所述1090MHz ADS‑B报文信息进行解码；并对所述电子地图、机场终端区航图信息、以及解码后的1090MHz ADS‑B报文信息进行关联处理，得到目标航空器的实时信息；以及根据所述目标航空器的实时信息、用户应用配置参数以及告警逻辑，对运行于预设进近范围内的目标航空器进行预警得到进近运行预警结果，并预判预设高度层变更应用范围内目标航空器是否具备高度层变更能力，以及生成空地协同的增强态势信息；

人机交互模块，用于接收所述通过人机交互界面输入的指令以及用户应用配置参数，并显示空地协同的增强态势信息、进近运行预警结果和高度层变更能力预判结果；

通信模块，用于地面监管人员与飞行员的信息交互；

其中，所述系统处理器包括：

报文处理单元，用于对所述1090MHz ADS‑B报文信息根据解码规则进行解码，得到ADS‑B数据，并对ADS‑B数据的质量、规范以及可靠性进行分析，得到解码分析后的ADS‑B报文信息；

关联处理单元，用于基于所述报文处理单元解码分析后的信息数据接口以及1090MHz接收天线发送的1090MHz ADS‑B报文信息进行融合处理，得到融合后的1090MHz ADS‑B数据；调用所述电子地图、机场终端区航图信息与融合后的1090MHz ADS‑B数据进行关联处理，得到目标航空器的实时信息；

应用与告警处理单元，用于根据所述目标航空器的实时信息、用户应用配置参数以及告警逻辑，对运行于预设进近范围内的目标航空器进行预警得到进近运行预警结果，并预判预设高度层变更应用范围内目标航空器是否具备高度层变更能力，以及生成空地协同的增强态势信息；

其中，所述应用与告警处理单元用于预判预设高度层变更应用范围内目标航空器是否具备高度层变更能力具体包括：

根据所述航空器的实时信息，判定所述航空器位于空中，通过人机交互模块运行管理主界面显示所述航空器信息，并预设一架航空器为目标航空器，确定所述目标航空器与周围预设范围内的其它航空器之间的夹角、距离和距离变化率；

将所述夹角、距离和距离变化率满足预设参考条件的其它航空器作为参照航空器；

计算所述目标航空器与所述参照航空器之间的距离与地速差；

根据所述目标航空器与所述参照航空器之间的距离与地速差，预判所述目标航空器是否具备高度层变更能力，并通过所述人机交互模块的高度层变更监管界面显示高度层变更能力预判结果；

所述应用与告警处理单元用于对运行于预设进近范围内的目标航空器进行预警得到进近运行预警结果，以及生成空地协同的增强态势信息具体包括：根据所述航空器的实时信息以及机场位置信息，确定所述航空器是否位于预设的进近范围内；

当所述航空器位于预设的进近范围内时，通过人机交互模块运行管理主界面显示所述航空器信息，并预设进近范围内的一个航空器为目标航空器；判断所述目标航空器与预设的参考目标航空器之间的距离或者时间是否满足预设的进近告警条件；在所述目标航空器与预设的参考目标航空器之间的距离或者时间满足预设的进近告警条件时，生成目标航空器位于预设的进近范围内时相对目标参考航空器的预警信息，并通过所述人机交互模块的飞机进近监管界面显示所述目标航空器预警信息以及预设进近范围内目标航空器与其它航空器的空地协同增强态势信息。

2.根据权利要求1所述的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，其特征在于，所述数据接收器包括：

1090MHz接收天线，用于直接接收航空器下发的1090MHz ADS‑B报文信息；

信息数据接口，用于接收ADS‑B地面站转发的1090MHz ADS‑B报文信息；

ADS‑B接收模块，用于接收所述信息数据接口或者/并且1090MHz接收天线发送的

1090MHz ADS‑B报文信息。

3.根据权利要求2所述的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，其特征在于，所述数据存储模块包括：

航空器信息存储单元，用于存储所述1090MHz ADS‑B报文信息以及所述系统处理器处理后的航空器信息；

地图信息存储单元，用于存储所述电子地图以及机场终端区航图信息；

指令与配置存储单元，用于存储通过人机交互界面输入的指令、用户应用配置参数以及结合空域环境配置的动态信息；

系统运行信息存储单元，用于存储所述指挥运行管理系统的系统运行信息。

4.根据权利要求3所述的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，其特征在于，所述人机交互模块包括：控件生成单元、输入单元以及显示单元；其中，控件生成单元，用于生成所述显示单元中各种符号的可视化控件和界面元素；

输入单元，用于支持各种输入设备完成文本、指令的输入，实现人机交互；

显示单元，用于对信息进行可视化呈现，包括运行管理主界面、高度层变更监管界面和飞机进近监管界面。

5.根据权利要求4所述的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，其特征在于，所述通信模块包括：话音通信单元和数据链路通信单元。

6.一种基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理方法，其特征在于，应用关于如权利要求1‑5中任一项所述的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，其中，告警逻辑包括：交通态势监视与告警流程、用于对运行于预设进近范围内的目标航空器进行预警得到进近运行预警结果的安全运行预警算法以及用于预判预设高度层变更应用范围内目标航空器是否具备高度层变更能力的算法；

所述安全运行预警算法包括：

根据所述航空器的实时信息以及机场位置信息，确定所述航空器是否位于预设的进近范围内；

当所述航空器位于预设的进近范围内时，通过人机交互模块运行管理主界面显示所述航空器信息，并预设进近范围内的一个航空器为目标航空器；判断所述目标航空器与预设的参考目标航空器之间的距离或者时间是否满足预设的进近告警条件；在所述目标航空器与预设的参考目标航空器之间的距离或者时间满足预设的进近告警条件时，生成目标航空器位于预设的进近范围内时相对目标参考航空器的预警信息，并通过所述人机交互模块的飞机进近监管界面显示所述目标航空器预警信息以及预设进近范围内目标航空器与其它航空器的空地协同增强态势信息；

所述预判所述目标航空器是否具备高度层变更能力的算法包括：根据所述航空器的实时信息，判定所述航空器位于空中，通过人机交互模块运行管理主界面显示所述航空器信息，并预设一架航空器为目标航空器，确定所述目标航空器与周围预设范围内的其它航空器之间的夹角、距离和距离变化率；

将所述夹角、距离和距离变化率满足预设参考条件的其它航空器作为参照航空器；

计算所述目标航空器与所述参照航空器之间的距离与地速差；

根据所述目标航空器与所述参照航空器之间的距离与地速差，预判所述目标航空器是否具备高度层变更能力，并通过所述人机交互模块的高度层变更监管界面显示高度层变更能力预判结果。

7.根据权利要求6所述的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理方法，其特征在于，所述交通态势监视与告警流程包括：根据航空器的实时信息，确定所述航空器是否位于预设的显示范围内；

当所述航空器位于预设的显示范围内时，根据航空器的实时信息，判断所述航空器是否满足预设的时间间隔与高度差告警条件；

在所述航空器满足预设的时间间隔与高度差告警条件时，生成告警信息，并通过人机交互模块的运行管理界面显示预设显示范围内的所有航空器的交通态势和所述的满足预设的时间间隔与高度差告警条件的航空器的告警信息。

说明书

基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统以及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及空中交通服务技术领域，尤其涉及一种基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统以及方法。

背景技术

[0002] ADS‑B即广播式自动相关监视，无需人工操作或询问，可以自动地从相关机载设备获取信息并向其它飞机和地面站广播飞机的位置、高度、速度和飞机识别码等信息。它包含
ADS‑B OUT功能和ADS‑B IN功能，ADS‑B OUT主要用于实现对航空器的有效地空监视，ADS‑B 
IN是ADS‑B的高级应用，能够增强机组对周围交通的情景意识。

[0003] 全世界范围内共有三种数据链可供ADS‑B选择使用，即1090ES(1090兆赫兹扩展电文)、UAT(通用访问收发机)、VDL‑4(模式4甚高频数据链)。中国民航明确采用1090ES链路的
ADS‑B技术，并要求所有国内运输飞机强制加装1090链路ADS‑B OUT机载设备，同时1090ES
链路也是全球绝大多数国家和地区应用于ADS‑B的主用链路。

[0004] 随着民航运输业的快速发展，航空流量日益剧增。对空域资源利用、飞行安全和运行效率提出了更高的要求。ADS‑B是国际民航组织ICAO确定的未来主要监视技术。ADS‑B IN
作为ADS‑B的高级应用，能够显著提升飞行安全，提高空域运行效率，是实现航空运输系统
现代化的关键技术。ADS‑B IN功能的实现，要求航空器必须装备具备ADS‑B IN功能的机载
设备。依托ADS‑B IN机载设备的功能，增强机组在飞行过程中对周围交通态势的感知能力，
可在飞行运行的各个阶段，比如巡航、进近着陆、滑行等，达到各个飞行阶段的优化运行效
果。

[0005] 目前，在欧美发达国家，ADS‑B IN功能在飞行运行的各个阶段应用中，相对比较成熟的探索是CAVS(CDTI辅助目视间隔进近)和ITP(飞行高度层变更程序)。

[0006] CAVS指使用CDTI辅助机组在进近阶段获取和维持与前机或指定它机的目视联络。该应用允许飞行员在舱外目视信息短暂丢失时，飞行员可使用CDTI提供的信息代替舱外目
视维持与前机的本机间隔。

[0007] ITP是指配备合适设备的飞机在获取的信息满足ITP启动标准的前提下，机组通过执行爬升或下降机动操作达到期望飞行高度层，实现高度层的变更，该应用能使飞机更多
的在最优高度层或顺风的高度层上飞行，同时，可避开高密度飞行或气流不稳定的高度层。

[0008] 现有专利中，在机载设备方面，申请号为201810756542.X的发明专利公开了一种采用垂直位置显示器的驾驶舱交通信息显示(CDTI)辅助目视间隔的系统和方法，所提供的
系统和方法在横向显示器上并采用垂直位置显示器(VSD)，呈现附加的相关目视进场信息，
诸如本机与目标飞行器之间的垂直距离、本机和目标飞行器的下降速率，以及基于本机和
选择的它机之间所确定的距离与用户选择的航程距离相比较生成告警。申请号为
201310123259.0的发明专利公开了一种用于呈递供轨迹程序(ITP)使用的飞行器驾驶舱显
示系统和方法，该发明提供了一种在驾驶舱显示器上显示与ITP执行过程有关的符号体系，
并提出了通过分析数据预测降低燃油消耗的执行ITP的方法。

[0009] 在以上专利中，CAVS和ITP应用主要集中在机载端，飞行员借助上述专利带来的效果能够提高自身对目视进场信息的感知、执行改善燃油消耗的ITP程序。然而，飞行安全和
运行效率的提高，是一个空地结合的过程，航空器在飞行阶段的间隔保持和有序运行都是
飞行员和地面管制员有效沟通协作的结果。在具体飞行场景中，若直接采用以上专利的成
果，CAVS和ITP应用主要集中在机载端，地面管制人员缺乏预判飞机具备高度层变更能力和
进近交通安全预警的手段，并且缺乏CAVS、ITP实施过程的态势感知手段，无法提供与之有
效的空中交通服务决策。

[0010] 在地面指挥和监视系统方面，申请号为201110322681.X的发明专利，公开了一种基于TCAS系统的区域空域管理监视系统，该系统通过信号询问单元对区域空域内装有A/C
或S模式应答机的飞机进行询问，进而获取区域空域飞机的航向、机体状态、位置等信息。同
时，该系统可融入机载ADS‑B网络，以接收广播的形式获取飞机的相关状态信息。但是该系
统只提供飞机的速度、位置、航班号等基本信息，不能满足ITP和CAVS这类复杂运行的信息
需求，无法在现有系统或运行模式下，实现CAVS和ITP的管制辅助决策应用。

发明内容

[0011] 有鉴于此，本发明提供一种基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统以及方法，以建立地面监管人员和飞行员在运行过程中共同的即时情景意识，为指挥空域内的
具备高度层变更能力和进行进近运行的飞机提供运行服务和决策辅助，进而提高高密度空
域的利用率，改善飞行效率，保障飞行安全。

[0012] 一方面，本发明提供一种基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，包括：数据接收器,用于接收目标航空器的1090MHz ADS‑B报文信息；数据存储模块,用于存储所
述1090MHz ADS‑B报文信息、系统处理器处理后的航空器信息、电子地图、机场终端区航图
信息、通过人机交互界面输入的指令、用户应用配置参数以及系统运行信息；

[0013] 系统处理器,用于对所述1090MHz ADS‑B报文信息进行解码；并对所述电子地图、机场终端区航图信息、以及解码后的1090MHz ADS‑B报文信息进行关联处理，得到目标航空
器的实时信息；以及根据所述目标航空器的实时信息、用户应用配置参数以及告警逻辑，对
运行于预设进近范围内的目标航空器进行预警得到进近运行预警结果，并预判预设高度层
变更应用范围内目标航空器是否具备高度层变更能力，以及生成空地协同的增强态势信
息；

[0014] 人机交互模块，用于接收所述通过人机交互界面输入的指令以及用户应用配置参数，显示交通态势，并为地面监管人员提供目标飞机的飞行员显示视角，显示空地协同的增
强态势信息、进近运行预警结果和高度层变更能力预判结果；

[0015] 通信模块，用于地面监管人员与飞行员的信息交互。

[0016] 进一步地，所述数据接收器包括：

[0017] 1090MHz接收天线，用于直接接收航空器下发的1090MHz ADS‑B报文信息；

[0018] 信息数据接口，用于接收ADS‑B地面站转发的1090MHz ADS‑B报文信息；

[0019] ADS‑B接收模块，用于接收所述信息数据接口或者/并且1090MHz接收天线发送的1090MHz ADS‑B报文信息。

[0020] 进一步地，所述数据存储模块包括：

[0021] 航空器信息存储单元，用于存储所述1090MHz ADS‑B报文信息以及所述系统处理器处理后的航空器信息；

[0022] 地图信息存储单元，用于存储所述电子地图以及机场终端区航图信息；

[0023] 指令与配置存储单元，用于存储通过人机交互界面输入的指令、用户应用配置参数以及结合空域环境配置的动态信息；

[0024] 系统运行信息存储单元，用于存储所述指挥运行管理系统的系统运行信息。

[0025] 进一步地，所述系统处理器包括：

[0026] 报文处理单元，用于对所述1090MHz ADS‑B报文信息根据解码规则进行解码，得到ADS‑B数据，并对ADS‑B数据的质量、规范以及可靠性进行分析，得到解码分析后的ADS‑B报
文信息；

[0027] 关联处理单元，用于基于所述报文处理单元解码分析后的所述信息数据接口以及1090MHz接收天线发送的1090MHz ADS‑B报文信息进行融合处理，得到融合后的1090MHz 
ADS‑B数据；调用所述电子地图、机场终端区航图信息与融合后的1090MHz ADS‑B数据进行
关联处理，得到目标航空器的实时信息；

[0028] 应用与告警处理单元，用于根据所述目标航空器的实时信息、用户应用配置参数以及告警逻辑，对运行于预设进近范围内的目标航空器进行预警得到进近运行预警结果，
并预判预设高度层变更应用范围内目标航空器是否具备高度层变更能力，以及生成空地协
同的增强态势信息。

[0029] 进一步地，所述人机交互模块包括：控件生成单元、输入单元以及显示单元；其中，

[0030] 控件生成单元，用于生成所述显示单元中各种符号的可视化控件和界面元素；

[0031] 输入单元，用于支持各种输入设备完成文本、指令的输入，实现人机交互；

[0032] 显示单元，用于对信息进行可视化呈现，包括运行管理主界面、高度层变更监管界面和飞机进近监管界面。

[0033] 进一步地，所述通信模块模包括：话音通信单元和数据链路通信单元。

[0034] 另一方面，本发明还提供一种基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理方法，应用关于所述的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，其中，告警逻辑包括：交通
态势监视与告警流程、对运行于预设进近范围内的目标航空器进行预警得到进近运行预警
结果的安全运行预警算法以及预判预设高度层变更应用范围内目标航空器是否具备高度
层变更能力的算法。

[0035] 进一步地，交通态势监视与告警流程包括：

[0036] 根据航空器的实时信息，确定所述航空器是否位于预设的显示范围内；

[0037] 当所述航空器位于预设的显示范围内时，根据航空器的实时信息，判断所述航空器是否满足预设的时间间隔与高度差告警条件；

[0038] 在所述航空器满足预设的时间间隔与高度差告警条件时，生成告警信息，并通过人机交互模块的运行管理主界面显示预设显示范围内的所有航空器的交通态势和所述的
满足预设的时间间隔与高度差告警条件的航空器的告警信息。

[0039] 进一步地，所述安全运行预警算法包括：

[0040] 根据所述航空器的实时信息以及机场位置信息，确定所述航空器是否位于预设的进近范围内；当所述航空器位于预设的进近范围内时，通过人机交互模块运行管理主界面
显示所述航空器信息，并预设进近范围内的一架航空器为目标航空器；

[0041] 判断所述目标航空器与预设的参考目标航空器之间的距离或者时间是否满足预设的进近告警条件；在所述目标航空器与预设的参考目标航空器之间的距离或者时间满足
预设的进近告警条件时，生成目标航空器位于预设的进近范围内时相对目标参考航空器的
预警信息，并通过所述人机交互模块的飞机进近监管界面显示所述目标航空器预警信息以
及预设进近范围内目标航空器与其它航空器的空地协同增强态势信息。

[0042] 进一步地，所述预判所述目标航空器是否具备高度层变更能力的算法包括：

[0043] 根据所述航空器的实时信息，判定所述航空器位于空中，通过人机交互模块运行管理主界面显示所述航空器信息，并预设一架航空器为目标航空器，确定所述目标航空器
与周围预设高度层变更应用范围内的其它航空器之间的夹角、距离和距离变化率；

[0044] 将所述夹角、距离和距离变化率满足预设参考条件的其它航空器作为参照航空器；

[0045] 计算所述目标航空器与所述参照航空器之间的距离与地速差；

[0046] 根据所述目标航空器与所述参照航空器之间的距离与地速差，预判所述目标航空器是否具备高度层变更能力，并通过所述人机交互模块的高度层变更监管界面显示高度层
变更能力预判结果。

[0047] 本发明基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统与方法，接收ADS‑B报文信息，并加载地图信息，直观的向地面监管人员展示空中交通态势；该系统的进近告警算法模
块和高度层变更算法模块，可结合地面监管人员的运行条件配置，实现对进近交通的安全
预警和具备高度层变更能力的飞机的预判；空地协同的态势感知增强为地面监管人员提供
进近和高度层变更过程中的飞行员本机视角和增强的显示信息，建立其和飞行员在运行过
程中共同的即时情景意识，并为指挥空域内的具备高度层变更能力和进行进近运行的飞机
提供运行服务和决策辅助，进而提高高密度空域的利用率，改善飞行效率，保障飞行安全。

附图说明

[0048] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域
普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0049] 图1为根据本发明示例性第一实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统架构图。

[0050] 图2为根据本发明示例性第二实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统中数据接收器的结构图。

[0051] 图3为根据本发明示例性第三实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统中数据存储模块的结构图。

[0052] 图4为根据本发明示例性第四实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统中系统处理器的结构图。

[0053] 图5为根据本发明示例性第五实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统中人机交互模块的结构图。

[0054] 图6为根据本发明示例性第六实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统中通信模块的结构图。

[0055] 图7为根据本发明示例性第七实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理方法中交通态势监视与告警流程示意图。

[0056] 图8为根据本发明示例性第八实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理方法中进近告警流程示意图。

[0057] 图9为根据本发明示例性第九实施例的基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理方法中高度层变更监控流程示意图。

具体实施方式

[0058] 下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

[0059] 需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的
所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

[0060] 需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构
及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个
方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。
举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使
用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或
实践此方法。

[0061] 如图1所示，本发明一种基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，包括：

[0062] 数据接收器,用于接收目标航空器的1090MHz ADS‑B报文信息；

[0063] 数据存储模块,用于存储所述1090MHz ADS‑B报文信息、系统处理器处理后的航空器信息、电子地图、机场终端区航图信息、通过人机交互界面输入的指令、用户应用配置参
数以及系统运行信息；

[0064] 系统处理器,用于对所述1090MHz ADS‑B报文信息进行解码；并对所述电子地图、机场终端区航图信息、以及解码后的1090MHz ADS‑B报文信息进行关联处理，得到目标航空
器的实时信息；以及根据所述目标航空器的实时信息、用户应用配置参数以及告警逻辑，对
应用范围内的所有航空器实现交通态势的监视与告警监控并对目标航空器实现进近告警
监控和高度层变更监控；

[0065] 人机交互模块，用于接收所述通过人机交互界面输入的指令以及用户应用配置参数，显示交通态势，并为地面监管人员提供目标飞机的飞行员显示视角显示空地协同的增
强态势信息、进近运行预警结果和高度层变更能力预判结果；

[0066] 通信模块，用于地面监管人员与飞行员的信息交互。

[0067] 本实施例接收ADS‑B报文信息，并加载地图信息，直观的向地面监管人员展示空中交通态势；该系统的进近告警算法模块和高度层变更算法模块，可结合地面监管人员的运
行条件配置，实现对进近交通的安全预警和具备高度层变更能力的飞机的预判；空地协同
的态势感知增强为地面监管人员提供进近和高度层变更过程中的飞行员本机视角和增强
的显示信息，建立其和飞行员在运行过程中共同的即时情景意识，并为指挥空域内的具备
高度层变更能力和进行进近运行的飞机提供运行服务和决策辅助，进而提高高密度空域的
利用率，改善飞行效率，保障飞行安全。

[0068] 具体地，如图2所示，数据接收器集成了ADS‑B接收模块和信息数据接口。ADS‑B接收模块通过1090MHz接收天线可直接接收飞机下发的ADS‑B报文信息，包括飞机识别码、经
纬度、高度、速度、航向等信息。当数据接收器所处环境在ADS‑B地面站覆盖范围内，ADS‑B接
收模块也可通过信息数据接口接收ADS‑B地面站转发的以Cat021格式打包的1090MHz ADS‑
B下行数据。数据接口可以是以太网接口、WiFi模块。

[0069] 具体地，如图3所示，数据存储模块分区存储各类信息，以方便系统处理器快速高效调用，其包括航空器信息存储单元、地图存储单元、指令与配置存储单元、系统运行信息
存储单元。其中，航空器信息存储单元存储数据接收器接收的原始报文信息以及系统处理
器综合处理后的航空器信息；地图信息存储单元存储大量的高精度电子地图以及机场终端
区航图信息，如仪表进近图、标准进离港图；指令与配置存储单元存储人机交互界面输入的
指令，同时，用户应用配置参数如应用范围参数、告警阈值等需结合空域环境配置的动态信
息也存储在该单元；系统运行信息存储单元存储系统运行信息，如故障信息，以方便后续系
统维护。

[0070] 具体地，如图4所示，系统处理器包含报文处理单元、关联处理单元和应用与告警处理单元。其中，报文处理单元主要用于报文解码和数据分析，具体对数据存储模块中的原
始报文信息按照报文版本(DO‑260/A/B、Cat021报文)、报文类型(位置报文、速度报文等)根
据解码规则进行解码，并对数据的质量、规范以及可靠性进行分析。

[0071] 关联处理单元主要用于数据融合和地图信息处理。系统处理器具有数据融合处理能力，由于数据接收机既能接收飞机直接下发的ADS‑B报文，也能接收ADS‑B地面站覆盖范
围内ADS‑B地面站转发的Cat021报文，因此，针对空中同一目标对数据进行融合，提高数据
可靠性。调用地图信息存储单元中的电子地图以及终端区航图信息，与报文处理后的飞机
数据进行关联处理。支持使用开源GIS库对地图文件以及图层进行处理，如选用功能模块清
晰、易扩展、可跨平台、免费的GMap.NET。

[0072] 应用与告警单元主要用于交通态势监视与告警、进近告警算法和高度层变更算法。具体地根据空域环境，调用指令与配置存储单元的指令与用户配置参数、结合处理后的
实时飞机信息，通过告警逻辑，实现对飞机交通态势的监视与告警，通过进近告警算法和高
度层变更算法对进近交通的安全预警和预判飞机是否具备高度层变更能力。其交通态势监
视与告警、进近告警和高度层变更监视流程示意图如图7‑图9所示。

[0073] 具体地，如图5所示，人机交互模块包括控件生成单元、显示单元和输入单元组成。控件生成单元生成显示单元中各种符号的可视化控件和界面元素，如设置控件、监视回放
控件、尾迹显示控件、帮助控件、经纬度‑时间栏、罗盘、飞机图标等。输入单元支持各种输入
设备完成文本、指令的输入，实现人机交互，输入设备包括但不限于：鼠标、键盘、触摸屏。显
示单元对信息进行可视化呈现，包括运行管理主界面、高度层变更监管界面和飞机进近监
管界面，支持多窗口和分屏显示，以实现高效的运行管理。

[0074] 具体地，运行管理主界面加载电子地图，实时显示飞机的基本交通态势，使地面监管人员能全局掌握飞行信息。当飞机存在潜在冲突时，提供视觉告警。同时，对具备高度层
变更能力和进近的飞机提供指示，如通过飞机标牌的信息显示，以引起地面监管人员的注
意。该界面还提供条件筛选、监视回放、航迹显示、设置等功能控件，完成用户对系统的设置
及管理。

[0075] 飞机进近监管界面，该界面可分区域显示飞机进近机场的俯视视图和剖面视图。俯视视图为地面监管人员提供正在进行进近运行的飞机的本机视角，实时显示本机周围的
飞机信息，包括相对高度、相对水平位置、航向、垂直趋势、飞机识别码、速度，当指定它机
时，除提供更详细的信息外，如相对本机的地速差、距离，还将支持本机与指定它机的冲突
视觉告警。剖面视图提供进近飞机的下滑道信息和飞机进近机场的飞行态势，并支持地面
监管人员对下滑道的配置操作，加强地面监管人员对进近飞机的管理。

[0076] 高度层变更监管界面同飞机进近监管界面一样，分区显示高度层变更的飞机俯视视图和剖面视图。高度层变更俯视视图为地面监管人员提供满足具备高度层变更应用能力
的飞机的本机视角，实时显示本机周围飞机的飞行状态；提供对参考它机的突出显示；支持
以文本形式提供参考它机更详细的信息。剖面视图显示一定高度范围内的本机及周围飞机
的飞行趋势，支持本机意图飞行高度层的突出显示。使地面监管人员直观看到执行高度层
变更的飞机的上升或下降趋势。

[0077] 具体地，如图6所示，通信模块实现地面监管人员与飞行员的信息交互。该模块包括话音通信单元和数据链路通信单元。话音通信单元可接入甚高频(VHF)空地通信系统，实
现飞行员与地面的双向语音通信。同时，为克服语音通信带来的通信距离受限等问题以及
可能误听误解语音含义带来的安全隐患，数据链路通信单元提供两种方式的通信，一种是
CPDLC(管制员与飞行员数据链通信)，它是当前国际上航空系统普遍使用的空地通信数据
链，具有丰富的管制指令，更为重要的是，利用数据通信代替话音通信，具有较强的抗干扰
能力，很大程度上避免信号失真。另一种是4G/5G移动通信，移动通信具有通信速度块、网络
频谱宽、通信灵活的特点，在低空空域运用，例如，飞机进近阶段，可很好的提高通信质量。

[0078] 基于上述实施例，本发明基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统通过ADS‑B技术实时接收并处理航空器信息，通过视觉信息显示为地面监管人员提供基本的空
中态势监视服务。通过系统进近告警算法和高度层变更算法，利用监视界面人为控制地面
监管人员视角到飞行员视角的显示切换，为其提供与飞行员共同的情景意识和增强的态势
信息，掌握进近航空器的运行状态和即时的预判飞机是否具备高度层变更能力。在整个系
统运行过程中，通过话音通信、CPDLC和4G/5G数据链通信全阶段保障地面监管人员与飞行
员间的通信能力，在航空器不具备ADS‑B IN能力时，通过地面监管人员的指令代替机组人
员CDTI的信息获取，在进近阶段和高度层变更过程中全程直接指挥机组人员执行类CAVS和
类ITP运行；当航空器具备ADS‑B IN能力时，地面管制人员依托该系统能建立与飞行员一体
化的态势感知，按照制定的CAVS和ITP运行流程在必要时辅助飞行员执行CAVS和ITP。具体
地，本发明基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统，具备如下功能：

[0079] 基本交通监视与告警：实时呈现航空器运行态势(位置、速度、高度、航向等信息)，并提供航空器间隔预警功能，辅助地面监管人员提供基本的空中交通管理服务。

[0080] 进近飞机安全运行和高度层变更能力预判：地面监管人员能直观获得其管制指挥范围内，哪些飞机可以执行高度层变更，哪些飞机在进近过程中存在潜在冲突隐患，从而提
供指挥决策辅助。

[0081] 空地协同的态势感知增强：为地面监管人员提供飞行员的监视视角，建立地面监管人员和飞行员共同的即时情景意识，辅助地面监管人员对飞机的运行管理。

[0082] 该系统还提供数据查询、数据回放功能，通过数据查询满足地面监管人员对特定信息的查询，通过数据回放展示特定时间段的飞行情景，为数据分析、飞行改善提供参考。

[0083] 相应地，基于上述实施例，本发明基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理系统具有以下技术优势：

[0084] 第一，该系统可为地面监管人员提供基本监视信息，使其能实时掌握航空器的飞行态势，并通过航空器间隔预警功能，提醒监管人员关注潜在冲突航空器。同时，系统具备
的进近飞机安全运行和高度层变更能力预判功能以及人机交互界面呈现的空地协同的增
强态势信息，使地面监管人员具备与飞行员共同的情景意识，并为指挥空域内的具备高度
层变更能力和进行进近运行的飞机提供运行服务和决策辅助，进而提高高密度空域的利用
率，改善飞行效率，保障飞行安全。

[0085] 第二，该系统能融入多样化的运行管控。在实际运行案例中，如果地面管制指挥系统采用了本系统，可对整个空域中所有具备基于1090ES ADS‑B OUT能力的飞机提供进近阶
段和高度层变更过程中的交通服务。具体地，当航空器不具备ADS‑B IN能力时，地面管制人
员依托该系统提供的功能，在现有进近运行程序中，通过地面监管人员的指令代替CDTI的
信息获取，直接指挥机组人员执行类CAVS运行，同样的，整个运行过程中，在确保安全间隔
情况下，直接指挥机组人员执行ITP；当航空器具备ADS‑B IN能力时，地面管制人员依托该
系统能建立与飞行员一体化的态势感知，辅助飞行员执行CAVS和ITP运行。

[0086] 第三，该系统灵活适用于复杂的应用环境，例如航校飞行训练、机场终端区管制、航路管制等。对于不同的机场，只需更换系统中的地图信息，配备机场终端区航图信息，地
面监管人员根据管制规则、应用条件，完成相应配置，便可启用该系统。

[0087] 如图7所示，交通态势监视与告警流程首先根据飞机信息，如位置、速度，判断位于设置的显示范围内的飞机，再进一步地，当飞机满足告警条件时，输出告警信息。

[0088] 如图8所示，进近告警流程首先判断机场附近执行进近的飞机，进一步地，以某架飞机为本机，并结合指定它机，实时判断本机与它机之间的距离或时间是否满足告警条件，
如果满足，输出告警信息。在进近告警流程中，告警条件可以是基于本机和指定它机之间的
距离给出，同时，由于飞机的速度可能是实时变化的，飞行员在处理时也有反应时间，因此，
告警条件也可以是基于时间给出，该时间包括本机与指定它机的间隔时间和人的反应时
间。

[0089] 如图9所示，高度层变更监视流程首先以空中某架飞机为本机，通过计算本机与周围它机的夹角、距离和距离变化率指标，确定高度层变更范围内的参考它机，根据高度层变
更启动标准，如本机与参考飞机的距离和地速差，判定本机是否具备高度层变更能力。

[0090] 上述各基于1090ES链路ADS‑B技术的指挥运行管理方法的实施例同样具备的进近飞机安全运行和高度层变更能力预判功能以及人机交互界面呈现的空地协同的增强态势
信息，使地面监管人员具备与飞行员共同的情景意识，具有基于1090ES链路ADS‑B技术的指
挥运行管理系统相同的技术效果，在此不再赘述。

[0091] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应
涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。