通用航空飞行监视系统及相关硬件设备

一、成果简要介绍(含背景、成果概要)

通用航空，是指使用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动，包括从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等方面的飞行活动。近年来，我国通用航空快速发展，行业规模日益扩大，应用领域不断拓展，飞行种类日益增多，飞行需求渐趋旺盛。由于我国通用航空业起步晚，当前通用航空存在通航飞行器监视不到位、飞行服务不完善、综合保障能力较弱等不足。依托北航杭州创新研究院和高校的科研力量与技术平台，立体交通大数据智能分析平台设计实现了通用航空飞行监视系统，汇聚电子航图、航班计划、飞行动态、航空气象、航行情报、基础地理等数据，开展大数据挖掘、辅助分析，以及智能航空信息服务；结合通用航空飞行监视系统的需求，研发了航空监视地面站、微小型ADS-B机载设备、AWOS气象自动观测基站、等通用航空相关硬件设备；面向通用航空有人机/无人机业务的飞行计划航路智能推荐服务和决策辅助支持功能，研发了城市空中交通运行仿真系统，实现了城市低空环境三维可视化，有效保障低空空域运行安全、提高飞行运营效率。

二、通用航空飞行监视系统及相关硬件设备

1、所属领域: 智能物联

2、主要应用场景

通用航空飞行监视系统支持通航飞行服务站系统功能，提供飞行计划申报、实时飞行动态监视、航空气象、航行情报、冲突探测与告警、政务管理、电子飞行包等功能，可为通航运行管理人员、通航公司、通航机场和飞行员提供通航飞行全生命周期管理与服务，保障低空空域运行安全，提升运行效率。

航空监视地面站适用于空中航线和机场场面监视的新一代空中交通管理设备。微小型便携式机载ADS-B设备是一款小尺寸、低功耗、易携带的ADS-B信号接收器，可监测距离200公里内的具备ADS-B OUT功能的飞行器，输出原始ADS-B报文或解码后的明文数据，用于空域飞行态势实时监视、冲突探测和避障等。AWOS（Automatic Weather Observing System）即气象自动观测基站，是一种自动化的气象观测系统，它提供实时的天气观测和预报数据，包括温度、湿度、气压、能见度、云量、风速和风向等关键气象参数。

3、市场背景及痛点

看不见：地貌复杂山多，信号易遮挡，无法实时掌控飞行动态。

服务弱：数据分散、利用率低，无飞行警告、在线航路规划等智能服务。

4、产品或技术成果介绍

通用航空飞行监视系统由“空天地”三级组成。第一级“天”指的是基于北斗和GPS天基导航卫星，提供卫星导航和短报文通信；第二级为“空”指的是低空中通航飞行器及微小型通航机载设备设备，微小型通航机载设备一方面基于GPS、北斗等卫星导航系统实现定位，构建ADS-B报文，另一方面向ADS-B航空地面站、4G/5G、北斗地面站发送ADS-B报文，实现空中监视；第三级为“地”，除了上述提到的地面站之外，还设有大数据服务器，汇聚电子航图、航班计划、飞行动态、航空气象、航行情报、基础地理等数据，开展大数据分析挖掘、辅助分析，提供基于大数据的智能航空信息服务。

系统涉及的功能模块主要包含飞行态势监视、航空情报显示，气象显示管理、历史动态数据管理、地理信息管理等功能模块，将地面系统和机载设备融合，提供空中与地面信息管理的一体化解决方案，解决低空空域飞行和地面运行管理中“看不见”、“服务弱”难题。

图1. 航空飞行监视系统

图2. 航空飞行监视系统

飞行计划申报系统负责所有通航用户的飞行计划数据的维护管理，完整支持飞行计划处理流程，主要包括飞行计划的申报、变更、查询、上报等功能，同时提供空域、航线、飞行员等基础资料库配置以及消息和日志管理，促进了低空空域计划的信息化管理，为军民航空管部门和其它相关部门提供辅助决策。

图3. 飞行计划申报系统

图4. 飞行计划申报系统

图5. 飞行计划申报系统

气象自动观测基站为七要素气象站，包含：风速、风向、温度、湿度、气压、雨量、能见度；基站包含主控板、电源系统、4G/5G模块、地空话音电台等，集气象数据采集、处理、上传功能于一体，满足机场无人值守的气象观测和自动通播需求，利用话音遥控和语音合成等技术提供高质量对空气象语音广播和自动航站情报服务。

图6.气象自动观测基站

航空监视地面站是一款适用于空中航线和机场场面监视的新一代空中交通管理设备，它由接收天线、信号处理单元、数据融合处理器、数据组网单元组成，具备接收ADS-B报文的能力，并可获取目标的静态信息（例如ICAO地址码、航班号、机型）和动态信息（位置、高度、速度、航向），实现在300公里范围内对播报ADS-B报文的航空器的精确定位与监视。

微小型ADS-B机载设备是一款小尺寸、低功耗、易携带的ADS-B信号接收器，可监测距离200公里内的具备ADS-B OUT功能的飞行器，输出原始ADS-B报文或解码后的明文数据，用于空域飞行态势实时监视、冲突探测和避障等。

图7.AWOS气象自动观测基站

5、核心优势（技术、产品、解决方案及其他方面）

通用航空飞行监视系统支持ADS-B、ACARS等多种数据源，对飞行动态进行实时监视，支持与飞行计划相关及飞机自动跟踪以及飞行冲突告警、低高度告警、偏航告警等。

AWOS气象自动观测基站采用自动化的观测流程，减少人为因素对气象观测数据的干扰，提高数据准确性和一致性。使用了先进的气象传感器，如气象雷达、光学传感器和声学传感器等，来获取多种实时气象要素的数据，提供全面的天气观测信息。

航空监视地面站能够实时接收和监测飞行器通过ADS-B技术发送的位置和相关数据，迅速获取飞行器的准确位置、速度、高度等重要信息，实时跟踪飞行器的状态。微小型便携式机载设备具有小巧轻便的特点，适用于各种大小的飞行器，并且采用了先进的电路设计和能效技术，具有低功耗高效的特点。

6、技术成熟度及应用情况

通用航空飞行监视系统具有飞行态势监视、机场场面监视以及混合运行等功能。可按照飞行类别、高度层、任务性质等过滤显示，且实时刷新周期小于一秒钟。

AWOS气象自动观测基站AWOS基站采用先进的传感器技术、自动化观测流程和实时数据处理与分析等技术手段，能够提供准确、实时的气象观测数据。

航空监视地面站备接收ADS-B报文的能力，并可获取目标的静态信息（例如ICAO地址码、航班号、机型）和动态信息（位置、高度、速度、航向），实现在300公里范围内对播报ADS-B报文的航空器的精确定位与监视。微小型便携式机载设备是一款小尺寸、低功耗、易携带的ADS-B Mode S信号接收器，可监测距离200公里内的具备ADS-B OUT功能的飞行器，输出原始ADS-B报文或解码后的明文数据，用于空域飞行态势实时监视、冲突探测和避障等。