本发明属于飞行器监控技术领域，公开了一种飞机实时监控系统及方法，通过向空中发射雷达信号；实时采集和解码雷达信号，根据身份询问字段编码生成回波信号并反馈至地面；实时接收和解码所述回波信号，并根据身份应答字段识别目标飞机的身份，若识别成功，则向目标飞机发送数据采集请求信号；根据数据采集请求信号采集所述目标飞机的飞行参数，并将目标飞机的定位信息和飞行参数以短报文的形式发送至地面；接收和解析所述短报文，对解析结果进行融合处理，输出目标飞机的实时飞行状态监控结果。本发明采用询问‑应答的交互方式可避免多个飞行器与地面监控站之间进行信号传输会造成信号串扰和混扰，从而提高对目标飞机的监控效率。
1.一种飞机实时飞行状态监控系统，其特征在于，包括设置在地面监控站内的雷达发射模块、身份识别模块和实时监控模块，以及设置在目标飞机上的回波反馈模块、机载数据采集模块和机载北斗收发模块；
所述雷达发射模块用于不间断地向空中发射雷达信号；所述雷达信号中包含仅所述目标飞机可解码的身份询问字段；
所述回波反馈模块用于实时采集和解码所述雷达信号，根据所述身份询问字段编码生成回波信号并反馈至地面；所述回波信号中包含所述目标飞机的身份应答字段；
所述身份识别模块用于实时接收和解码所述回波信号，并根据所述身份应答字段识别所述目标飞机的身份，若识别成功，则向所述目标飞机发送数据采集请求信号；
所述机载数据采集模块用于根据所述数据采集请求信号采集所述目标飞机的飞行参数；
所述机载北斗收发模块用于将所述目标飞机的定位信息和所述飞行参数以短报文的形式发送至地面；
所述实时监控模块用于接收和解析所述短报文，对解析结果进行融合处理，输出所述目标飞机的实时飞行状态监控结果。
2.根据权利要求1所述的一种飞机实时飞行状态监控系统，其特征在于，还包括设在所述目标飞机上的机载数据转发模块和设置在所述地面监控站内的地面北斗收发模块；
所述机载数据转发模块用于通过网口接收所述飞行参数，将所述飞行参数处理为所述机载北斗收发模块可识别的数据格式，并将处理后的飞行参数以串口通信方式转发给所述机载北斗收发模块；
所述地面北斗收发模块用于通过串口接收所述机载北斗收发模块发送的短报文，将所述短报文对应的原码值转换为物理量，并将转换后的物理量以广播或组播的方式发送给所述实时监控模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种飞机实时飞行状态监控系统，其特征在于，所述雷达发射模块包括：询问信息生成单元，用于生成原始询问信息和随机应答保护位信息；
雷达信号生产单元，用于将所述原始询问信息作为身份询问字段，将所述随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份询问字段与所述冗余信息字段进行合并为所述雷达信号；
雷达信号发射单元，用于将所述雷达信号进行调制处理和放大处理，将处理后的雷达信号发射至空中。
4.根据权利要求3所述的一种飞机实时飞行状态监控系统，其特征在于，所述回波反馈模块包括：询问信息提取单元，用于对所述雷达信号进行解调和预处理，得到处理后的雷达信号，并从处理后的雷达信号中提取出原始询问信息和随机应答保护位信息；
应答信息生成单元，用于根据提取出的原始询问信息生成对应的原始应答信息，将所述原始应答信息作为身份应答字段，将提取出的随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份应答字段与所述随机应答保护位信息对应的冗余信息字段合并处理为所述回波信号；
回波信号发射单元，用于将所述回波信号进行调制处理和放大处理，将处理后的回波信号反馈至地面。
5.根据权利要求1或2所述的一种飞机实时飞行状态监控系统，其特征在于，所述实时监控模块包括：数据处理单元，用于接收所述短报文，对接收到的所述短报文进行数据分割、校验和特征提取；
网络分发单元，用于将所述数据处理单元处理后的数据通过局域网分发至安全监控单元；
历史数据存储单元，用于存储飞机的历史飞行故障数据；
特征信息提取单元，用于提取出所述历史飞行故障数据的特征信息；
安全监控单元，用于将所述数据处理单元提取的特征信息与所述特征信息提取单元提取的特征信息进行逐一匹配，若匹配成功，则判定所述目标飞机出现飞行故障，否则，判定所述目标飞机飞行正常。
6.根据权利要求5所述的一种飞机实时飞行状态监控系统，其特征在于，所述实时监控模块还包括：显示单元，用于对所述数据处理单元处理后的数据进行二维场景显示、三维场景显示、座舱重构显示和列表曲线显示；
风险告警单元，用于在所述安全监控单元判定所述目标飞机出现飞行故障时，发出同步告警消息。
7.一种飞机实时飞行状态监控方法，其特征在于，基于所述权利要求1‑6任一项所述的飞机实时飞行状态监控系统实现，所述方法包括以下步骤：在地面监控站一侧，不间断地向空中发射雷达信号；所述雷达信号中包含仅所述目标飞机可解码的身份询问字段；
在目标飞机一侧，实时采集和解码所述雷达信号，根据所述身份询问字段编码生成回波信号并反馈至地面；所述回波信号中包含所述目标飞机的身份应答字段；
在地面监控站一侧，实时接收和解码所述回波信号，并根据所述身份应答字段识别所述目标飞机的身份，若识别成功，则向所述目标飞机发送数据采集请求信号；
在目标飞机一侧，根据所述数据采集请求信号采集所述目标飞机的飞行参数，并将所述目标飞机的定位信息和所述飞行参数以短报文的形式发送至地面；
在地面监控站一侧，接收和解析所述短报文，对解析结果进行融合处理，输出所述目标飞机的实时飞行状态监控结果。
8.根据权利要求7所述的一种飞机实时飞行状态监控方法，其特征在于，还包括以下步骤：采集所述飞行参数之后，对所述飞行参数进行格式处理，并将处理后的飞行参数以串口通信方式进行转发；
所述飞行参数发送至地面之后，通过串口接收所述短报文，将所述短报文对应的原码值转换为物理量，并将转换后的物理量以广播或组播的方式进行转发。
9.根据权利要求7或8所述的一种飞机实时飞行状态监控方法，其特征在于，所述向空中发射雷达信号包括以下步骤：生成原始询问信息和随机应答保护位信息；
将所述原始询问信息作为身份询问字段，将所述随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份询问字段与所述冗余信息字段进行合并为所述雷达信号；
将所述雷达信号进行调制处理和放大处理，将处理后的雷达信号发射至空中；
对所述雷达信号进行解调和预处理，得到处理后的雷达信号，并从处理后的雷达信号中提取出原始询问信息和随机应答保护位信息；
提取出的原始询问信息生成对应的原始应答信息，将所述原始应答信息作为身份应答字段，将提取出的随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份应答字段与所述随机应答保护位信息对应的冗余信息字段合并处理为所述回波信号；
将所述回波信号进行调制处理和放大处理，将处理后的回波信号反馈至地面。
10.根据权利要求7或8所述的一种飞机实时飞行状态监控方法，其特征在于，解析所述短报文包括以下步骤：对接收到的所述短报文进行数据分割、校验和特征提取；
提取历史飞行故障数据和所述历史飞行故障数据对应的特征信息；
将所述短报文对应的特征信息与所述历史飞行故障数据对应的特征信息进行逐一匹配，若匹配成功，则判定所述目标飞机出现飞行故障，否则，判定所述目标飞机飞行正常。
一种飞机实时监控系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于飞行器监控技术领域，具体涉及一种飞机实时监控系统及方法。
背景技术
[0002] 随着航空业的不断发展，军、民航飞机日益增多，空中交通密度变大，因此，提高空域利用率，加强对飞行目标的监视识别能力，保障飞行目标的飞行安全显得愈发重要。目前，国内外的一些大型航空公司在飞行安全综合监控技术集成上进行了广泛的研究，并取得了阶段性成果。虽然，传统的监视识别技术对飞行目标属性判别的准确性和快速性已得到了充分验证，但是在二次监视雷达/识别系统的实际工作环境中，特别是在电磁复杂的环境中，当多个飞行器同时出现在同一监控领域内时，多个飞行器与地面监控站之间的信号传输会造成信号串扰和混扰，甚至有不怀好意者实施欺骗干扰，影响监控概率。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种飞机实时监控系统及方法，用以解决多个飞行器与地面监控站之间进行信号传输会造成信号串扰和混扰，导致监控效率低的问题。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0005] 一方面，提供一种飞机实时飞行状态监控系统，包括设置在地面监控站内的雷达发射模块、身份识别模块和实时监控模块，以及设置在目标飞机上的回波反馈模块、机载数据采集模块和机载北斗收发模块；所述雷达发射模块用于不间断地向空中发射雷达信号；所述雷达信号中包含仅所述目标飞机可解码的身份询问字段；所述回波反馈模块用于实时采集和解码所述雷达信号，根据所述身份询问字段编码生成回波信号并反馈至地面；所述回波信号中包含所述目标飞机的身份应答字段；所述身份识别模块用于实时接收和解码所述回波信号，并根据所述身份应答字段识别所述目标飞机的身份，若识别成功，则向所述目标飞机发送数据采集请求信号；所述机载数据采集模块用于根据所述数据采集请求信号采集所述目标飞机的飞行参数；所述机载北斗收发模块用于将所述目标飞机的定位信息和所述飞行参数以短报文的形式发送至地面；所述实时监控模块用于接收和解析所述短报文，对解析结果进行融合处理，输出所述目标飞机的实时飞行状态监控结果。
[0006] 进一步的，所述飞机实时飞行状态监控系统还包括设在所述目标飞机上的机载数据转发模块和设置在所述地面监控站内的地面北斗收发模块；所述机载数据转发模块用于通过网口接收所述飞行参数，将所述飞行参数处理为所述机载北斗收发模块可识别的数据格式，并将处理后的飞行参数以串口通信方式转发给所述机载北斗收发模块；所述地面北斗收发模块用于通过串口接收所述机载北斗收发模块发送的短报文，将所述短报文对应的原码值转换为物理量，并将转换后的物理量以广播或组播的方式发送给所述实时监控模块。
[0007] 进一步的，所述雷达发射模块包括：询问信息生成单元，用于生成原始询问信息和随机应答保护位信息；雷达信号生产单元，用于将所述原始询问信息作为身份询问字段，将所述随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份询问字段与所述冗余信息字段进行合并为所述雷达信号；雷达信号发射单元，用于将所述雷达信号进行调制处理和放大处理，将处理后的雷达信号发射至空中。
[0008] 进一步的，所述回波反馈模块包括：询问信息提取单元，用于对所述雷达信号进行解调和预处理，得到处理后的雷达信号，并从处理后的雷达信号中提取出原始询问信息和随机应答保护位信息；应答信息生成单元，根据提取出的原始询问信息生成对应的原始应答信息，将所述原始应答信息作为身份应答字段，将提取出的随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份应答字段与所述随机应答保护位信息对应的冗余信息字段合并处理为所述回波信号；回波信号发射单元，用于将所述回波信号进行调制处理和放大处理，将处理后的回波信号反馈至地面。
[0009] 进一步的，所述实时监控模块包括：数据处理单元，用于接收所述短报文，对接收到的所述短报文进行数据分割、校验和特征提取；网络分发单元，用于将所述数据处理单元处理后的数据通过局域网分发至安全监控单元；历史数据存储单元，用于存储飞机的历史飞行故障数据；特征信息提取单元，用于提取出所述历史飞行故障数据的特征信息；安全监控单元，用于将所述数据处理单元提取的特征信息与所述特征信息提取单元提取的特征信息进行逐一匹配，若匹配成功，则判定所述目标飞机出现飞行故障，否则，判定所述目标飞机飞行正常。
[0010] 进一步的，所述实时监控模块还包括：显示单元，用于对所述数据处理单元处理后的数据进行二维场景显示、三维场景显示、座舱重构显示和列表曲线显示；风险告警单元，用于在所述安全监控单元判定所述目标飞机出现飞行故障时，发出同步告警消息。
[0011] 另一方面，提供一种飞机实时飞行状态监控方法，包括以下步骤：在地面监控站一侧，不间断地向空中发射雷达信号；所述雷达信号中包含仅所述目标飞机可解码的身份询问字段；在目标飞机一侧，实时采集和解码所述雷达信号，根据所述身份询问字段编码生成回波信号并反馈至地面；所述回波信号中包含所述目标飞机的身份应答字段；在地面监控站一侧，实时接收和解码所述回波信号，并根据所述身份应答字段识别所述目标飞机的身份，若识别成功，则向所述目标飞机发送数据采集请求信号；在目标飞机一侧，根据所述数据采集请求信号采集所述目标飞机的飞行参数，并将所述目标飞机的定位信息和所述飞行参数以短报文的形式发送至地面；在地面监控站一侧，接收和解析所述短报文，对解析结果进行融合处理，输出所述目标飞机的实时飞行状态监控结果。
[0012] 进一步的，飞机实时飞行状态监控方法还包括以下步骤：采集所述飞行参数之后，对所述飞行参数进行格式处理，并将处理后的飞行参数以串口通信方式进行转发；飞行参数发送至地面之后，通过串口接收所述短报文，将所述短报文对应的原码值转换为物理量，并将转换后的物理量以广播或组播的方式进行转发。
[0013] 进一步的，所述向空中发射雷达信号包括以下步骤：生成原始询问信息和随机应答保护位信息；将所述原始询问信息作为身份询问字段，将所述随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份询问字段与所述冗余信息字段进行合并为所述雷达信号；将所述雷达信号进行调制处理和放大处理，将处理后的雷达信号发射至空中。
[0014] 进一步的，所述编码生成回波信号并反馈至地面包括以下步骤：对所述雷达信号进行解调和预处理，得到处理后的雷达信号，并从处理后的雷达信号中提取出原始询问信息和随机应答保护位信息；提取出的原始询问信息生成对应的原始应答信息，将所述原始应答信息作为身份应答字段，将提取出的随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份应答字段与所述随机应答保护位信息对应的冗余信息字段合并处理为所述回波信号；将所述回波信号进行调制处理和放大处理，将处理后的回波信号反馈至地面。
[0015] 进一步的，解析所述短报文包括以下步骤：对接收到的所述短报文进行数据分割、校验和特征提取。
[0016] 进一步的，所述对解析结果进行融合处理包括以下步骤：提取历史飞行故障数据和所述历史飞行故障数据对应的特征信息；将所述短报文对应的特征信息与所述历史飞行故障数据对应的特征信息进行逐一匹配，若匹配成功，则判定所述目标飞机出现飞行故障，否则判定所述目标飞机飞行正常。
[0017] 有益效果：本申请采用目标飞机与地面监控站之间进行数据交互的方式开展实时监控。一方面，本申请以信号编码的方式在交互信号中加入了仅目标飞机能够解码的身份询问字段，目标飞机根据身份询问字段做出身份应答并向地面监控站发送应答信号，地面监控站根据应答信号判断监控对象是否为目标飞机；由于非目标飞机无法解码地面监控站发送的雷达信号，从而可实现对目标飞机和非目标飞机的身份属性进行识别；另一方面，本申请将目标飞机的位置信息及飞行参数以短报文的形式进行远程传输，识别到目标飞机后，地面监控站以数据接收请求的形式向目标飞机发送请求，且地面监控站仅接收来自目标飞机传输的短报文，通过对短报文进行融合处理的方式对目标飞机的位置及飞行状态的实时监控，结合询问‑应答的交互方式可避免多个飞行器与地面监控站之间进行信号传输会造成信号串扰和混扰，从而提高对目标飞机的监控效率。
附图说明
[0018] 图1为本发明实施例提供的一种飞机实时飞行状态监控系统的架构示意图；
[0019] 图2为本发明实施例提供的一种飞机实时飞行状态监控方法的地空交互流程示意图。
具体实施方式
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
[0021] 实施例：
[0022] 本实施例提供了一种飞机实时飞行状态监控系统，建立了飞机与地面监控站之间的询问‑应答通信模式，采用信号编码的方式在雷达信号中添加身份验证信息，以及对应答反馈的回波信号进行目标信息判断，从而保证地面监控站所监控的飞机为目标飞机，降低其余非目标飞机对监控资源的浪费，提高监控效率；另一方面，利用北斗短报文技术的远程转发功能，以短报文的形式将目标飞机的位置信息及飞行参数发送至地面监控站，通过地面监控站对短报文进行解析来获取目标飞机的实时飞行状态，其中，地面监控站采用请求机制与目标飞机进行数据交互，从而避免接受冗余信息，进一步提高监控效率。
[0023] 飞机实时飞行状态监控系统的组成架构如图1所示，包括地面部分和机载部分。其中，地面部分包括设置在地面监控站内的雷达发射模块、身份识别模块、地面北斗收发模块和实时监控模块，机载部分包括设置在目标飞机上的回波反馈模块、机载数据采集模块、机载数据转发模块和机载北斗收发模块。
[0024] 1、雷达发射模块
[0025] 雷达发射模块用于不间断地向空中发射雷达信号。雷达信号中包含仅目标飞机可解码的身份询问字段。包含询问信息生成单元、雷达信号生产单元和雷达信号发射单元。
[0026] 其中，询问信息生成单元用于生成原始询问信息和随机应答保护位信息；雷达信号生产单元用于将原始询问信息作为身份询问字段，将随机应答保护位信息作为冗余信息字段，并将身份询问字段与冗余信息字段进行合并为雷达信号；雷达信号发射单元用于将雷达信号进行调制处理和放大处理，将处理后的雷达信号发射至空中。
[0027] 具体的，询问信息生成单元采用ADPCM（AdaptiveDifferential Pulse Code Modulation，自适应差分脉冲编码调制）编码方法对即将发射的雷达信号进行编码，使编码后的雷达信号中包含仅目标飞机能够解码和识别的原始询问信息，还包含随机应答保护位信息。例如，询问信息生成单元生成的雷达信号为单频矩形脉冲，对应16位二进制码为110111101110011011，其中，前6位代表原始询问信息，后10位代表随机应答保护位信息。随后，雷达信号生成单元将原始询问信息（110111）作为身份询问字段，将随机应答保护位信息（101110011011）作为冗余信息字段共同组成该雷达信号。最后，雷达信号发送单元对雷达信号进行调制处理和放大处理，将处理后的雷达信号发射至空中。需说明的是，该16位雷达信号仅作为对雷达发射模块的编码方式进行举例说明，雷达发射模块所采用的编码方法、雷达信号的类型、身份询问字段的位数及编码方式可根据实际情况而定。
[0028] 2、回波反馈模块
[0029] 回波反馈模块用于实时采集和解码接收到的雷达信号，根据身份询问字段编码生成回波信号并反馈至地面。回波信号中包含所述目标飞机的身份应答字段。包含询问信息提取单元、应答信息生成单元和回波信号发射单元。
[0030] 其中，询问信息提取单元用于对雷达信号进行解调和预处理，得到处理后的雷达信号，并从处理后的雷达信号中提取出原始询问信息和随机应答保护位信息；应答信息生成单元用于根据提取出的原始询问信息生成对应的原始应答信息，将原始应答信息作为身份应答字段，将提取出的随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将身份应答字段与随机应答保护位信息对应的冗余信息字段合并处理为所述回波信号；回波信号发射单元用于将回波信号进行调制处理和放大处理，将处理后的回波信号反馈至地面。
[0031] 与雷法发射模块对应的，回波反馈模块同样采用ADPCM对接收到的雷达信号进行解码，根据解码后的二进制码的前6位获取身份询问信息，并采用ADPCM对即将反馈的回波信号进行编码，使编码后的回波信号中包含其身份信息的身份应答字段。例如回波信号同样为单频矩形脉冲，对应16位二进制码为001000101110011011，其中，前6位代表身份应答字段，与身份询问字段对应的二进制码相反，后10位代表信号随机编码字段。需说明的是，由于非目标飞机即使接收到雷达发射模块发射的雷达信号也不能成功地对雷达信号进行解码，因此身份应答字段可作为区分目标飞机与非目标飞机的标志。
[0032] 3、身份识别模块
[0033] 身份识别模块用于实时接收和解码目标飞机反馈的回波信号，并根据身份应答字段识别目标飞机的身份，若识别成功，则向目标飞机发送数据采集请求信号。
[0034] 从上述雷达信号的前6位（110111）和回波信号的前6位（001000）可知，回波信号的身份应答字段与雷达信号的身份询问字段一一对应且相反。当身份识别模块接收到回波信号后，经过解码，并将身份应答字段与身份询问字段进行二进制码比对，即可快速识别出该回波信号是否来自于目标飞机。若识别结果为该回波信号来自于目标飞机，则向目标飞机发送数据采集请求信号。数据采集请求信号中包含监控目标和需采集的飞行参数类型，其中，监控目标包括监控飞机的飞行姿态、发动机运行状态和飞行速度等等，飞行参数类型包括来自控制系统的参数、来自惯导系统的参数、来自动力系统的参数等等。
[0035] 4、机载数据采集模块
[0036] 机载数据采集模块用于根据数据采集请求信号采集目标飞机的飞行参数。
[0037] 机载数据采集模块从目标飞机的飞行控制系统、惯导系统、动力系统和航电系统等各类预留总线接口中对飞机的飞行参数进行采集。采集到的飞行参数包括高度(气压)、空速、航向和姿态，水平坡度和俯仰，以及升降速度和侧滑等，还包括飞机内部的发动机转速、油量和油压等等。
[0038] 5、机载数据转发模块
[0039] 机载数据转发模块可选用嵌入式计算机，其主要作用是通过网口接收机载数据采集模块转发的飞行数据，对飞行数据进行解包、挑选所需参数，并以串口通信方式将挑选出的飞行参数转发给机载北斗收发模块。需补充说明的是，飞机的飞行参数众多，实际监控过程中应根据监控目标对所采集到的飞行参数进行筛选。例如，当需要对飞机的飞行姿态进行监控时，筛选出的飞行参数应包含高度、空速、航向和姿态等。
[0040] 6、机载北斗收发模块
[0041] 机载北斗收发模块是机载部分的核心模块，可选择目前主流市场上同时支持北斗1和北斗2的一体接收机，本实施例选择了一款基于TD3020C北斗接收芯片以及BM3005基带芯片的产品，该一体机具有体积小，收发一体，同时兼容GPS定位功能，支持多对一短报文通信功能并可建立通信组（每组最多8个单元），同时支持北斗的导航定位功能和短报文通信功能等优点。
[0042] 机载北斗收发模块将机载数据转发模块筛选的飞行参数和自身的定位信息数据一起组成短报文信息包，通过自身发射天线经由北斗通信卫星链路以短报文方式发送到地面北斗接收模块，发送数据为原码值。
[0043] 7、地面北斗收发模块
[0044] 地面北斗收发模块与机载北斗收发模块相同，主要用于从北斗收发模块串口接收机载北斗收发模块远程发送的数据，并对数据进行处理（包括数据解包和挑选所需参数），将原码值转换成工程物理量并通过广播/组播方式发送给实时监控模块。
[0045] 除短报文通信功能外，地面北斗收发模块还可配合模块控制软件实现短报文通信组管理功能。模块控制软件主要实现对北斗收发模块通信ID、短报文字节数、目标飞机短报文通信分组和串口通信设置等功能。上述功能均可在地面提取设置。
[0046] 8、实时监控模块
[0047] 实时监控模块主要用于按照广播/组播协议接收地面北斗收发模块发出的工程物理量数据，并对接收到的工程物理量进行解析，对解析结果进行融合处理，输出目标飞机的实时飞行状态监控结果，并进行实时显示。实时监控模块包含数据处理单元、网络分发单元、历史数据存储单元、特征信息提取单元、安全监控单元、显示单元和风险告警单元。
[0048] 其中，数据处理单元用于接收地面北斗收发模块发出的工程物理量数据，对接收到的工程物理量数据进行数据分割、校验和特征提取，特征提取采用LBP（Local Binary Patterns,局部二值模式）特征提取算法；网络分发单元用于将数据处理单元处理后的数据通过局域网分发至安全监控单元；历史数据存储单元用于存储飞机的历史飞行故障数据；特征信息提取单元用于提取出历史飞行故障数据的特征信息，同样的采用LBP特征提取算；
安全监控单元用于将数据处理单元提取的特征信息与特征信息提取单元提取的特征信息进行逐一匹配，若匹配成功，则判定所述目标飞机出现飞行故障，否则，判定所述目标飞机飞行正常；显示单元用于对数据处理单元处理后的数据进行二维场景显示、三维场景显示、座舱重构显示和列表曲线显示，其中，二维场景显示、三维场景显示、座舱重构显示和列表曲线显示均为现有技术；风险告警单元用于在安全监控单元判定目标飞机出现飞行故障时，发出同步告警消息。
[0049] 综上所述，本实施例提供的一种飞机实时飞行状态监控系统，采用目标飞机与地面监控站之间进行数据交互的方式开展实时监控。一方面，以信号编码的方式在交互信号中加入了仅目标飞机能够解码的身份询问字段，目标飞机根据身份询问字段做出身份应答并向地面监控站发送应答信号，地面监控站根据应答信号判断监控对象是否为目标飞机；由于非目标飞机无法解码地面监控站发送的雷达信号，从而可实现对目标飞机和非目标飞机的身份属性进行识别；另一方面，将目标飞机的位置信息及飞行参数以短报文的形式进行远程传输，识别到目标飞机后，地面监控站以数据接收请求的形式向目标飞机发送请求，且地面监控站仅接收来自目标飞机传输的短报文，通过对短报文进行融合处理的方式对目标飞机的位置及飞行状态的实时监控，结合询问‑应答的交互方式可避免多个飞行器与地面监控站之间进行信号传输会造成信号串扰和混扰，从而提高对目标飞机的监控效率。
[0050] 与上述飞机实时飞行状态监控系统相对应的，本实施例还提供了一种飞机实时飞行状态监控方法。该方法的地空交互流程如图2所示，包括以下步骤：
[0051] S1：在地面监控站一侧，不间断地向空中发射雷达信号；发射的雷达信号中包含仅所述目标飞机可解码的身份询问字段。
[0052] S2：在目标飞机一侧，实时采集和解码雷达信号，根据身份询问字段编码生成回波信号并反馈至地面；反馈的回波信号中包含所述目标飞机的身份应答字段。
[0053] S3：在地面监控站一侧，实时接收和解码所述回波信号，并根据身份应答字段识别目标飞机的身份，若识别成功，则向所述目标飞机发送数据采集请求信号。
[0054] S4：在目标飞机一侧，根据数据采集请求信号采集目标飞机的飞行参数，将飞行参数处理为所述机载北斗收发模块可识别的数据格式，并将目标飞机的定位信息和处理后的飞行参数以短报文的形式发送至地面。
[0055] S5：在地面监控站一侧，通过串口接收短报文，将短报文对应的原码值转换为物理量，对解析结果进行融合处理，输出所述目标飞机的实时飞行状态监控结果。
[0056] S1中，向空中发射雷达信号包括以下步骤：
[0057] S11：生成原始询问信息和随机应答保护位信息:。
[0058] S12：将原始询问信息作为身份询问字段，将随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将所述身份询问字段与冗余信息字段进行合并为雷达信号。
[0059] S13：将雷达信号进行调制处理和放大处理，将处理后的雷达信号发射至空中。
[0060] S4中，编码生成回波信号并反馈至地面包括以下步骤：
[0061] S41：对雷达信号进行解调和预处理，得到处理后的雷达信号，并从处理后的雷达信号中提取出原始询问信息和随机应答保护位信息。
[0062] S42：提取出的原始询问信息生成对应的原始应答信息，将原始应答信息作为身份应答字段，将提取出的随机应答保护位信息作为冗余信息字段，将身份应答字段与随机应答保护位信息对应的冗余信息字段合并处理为所述回波信号。
[0063] S43：将所回波信号进行调制处理和放大处理，将处理后的回波信号反馈至地面。
[0064] S5中，解析短报文的方法为：对接收到的短报文进行数据分割、校验和特征提取。
[0065] 对解析结果进行融合处理包括以下步骤：提取历史飞行故障数据和所述历史飞行故障数据对应的特征信息；将所述短报文对应的特征信息与所述历史飞行故障数据对应的特征信息进行逐一匹配，若匹配成功，则判定所述目标飞机出现飞行故障，否则，判定所述目标飞机飞行正常。
[0066] 该方法的具体实施方式和取得的技术效果可参考对应的飞机实时飞行状态监控系统，此处不再赘述。
[0067] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
