1.一种基于太阳能供电和移动通信传输的大规模ADS‑B飞行监视系统,其特征在于,包括若干ADS‑B地面站和中心服务器,所述ADS‑B地面站配置有移动通信模块和一个具有太阳能发电模块的电源系统;
所述ADS‑B地面站采用移动通信模块与中心服务器建立通信连接;ADS‑B地面站具有控制反馈端口、实时报文发送端口、历史报文发送端口,其通过3端口传输方与中心服务器进行信息传输;
所述中心服务器配置有数据管理模块,用于设置选择数据内容;中心服务器配置有地面站管理模块,用于对地面站故障、异常状态进行管理;中心服务器配置有布站方案优化与生成模块,用于对地面站的布站地点进行优化或生成。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述的ADS‑B地面站还包括天线模块、存储模块、以及用于选择地面站工作模式的核心计算控制模块,所述的电源系统还包括电池模块;所述太阳能发电模块与电池模块连接;所述电源系统为ADS‑B地面站供电。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述控制反馈端口是双向传输端口,用于控制信息与反馈信息的传输,实时报文发送端口与历史报文发送端口分别用于发送实时报文数据和历史报文数据。
4.一种权利要求2所述系统的ADS‑B地面站工作模式选择方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)ADS‑B地面站开始主任务循环,首先测量剩余电量,并评估续航时间,如果续航时间小于设置的时间阈值,则判断该ADS‑B地面站电量不足,进入低功耗模式,进入低功耗模式前,向中心服务器发送电量不足的告警信息,进入低功耗模式后,每隔T1时间周期性地测量剩余电量,评估电池是否得到电源补充;若续航时间大于阈值,则进入步骤2)
2)测量ADS‑B地面站所接收到的移动通信信号强度,如果小于阈值,说明基本断网,不具备数据传输条件,进入仅存储模式,存储所接收到ADS‑B报文信息,并标记未发送数据,进入仅存储模式后,每隔T2时间周期性地测量移动通信信号,重新评估数据传输的可能性;
移动信号强度大于阈值时,进一步尝试与中心服务器建立TCP连接,采用3端口连接方式,分别为控制反馈端口、实时报文发送端口、历史报文发送端口,如果连接不成功,则重新进入仅存储模式,重新测量移动通信信号强度,以及重新连接服务器;
3)连接服务器成功后,判断中心服务器是否有明确指令,是则按指令执行;
如果中心服务器不存在明确指令,则判断是否存在未发送数据,如果不存在,则进入仅发送实时报文模式,否则进入实时报文发送+历史报文发送模式;无论进入那种模式,都会在T3时间后,重新开始主任务循环。
5.如利要求4所述的方法,其特征在于,在进入实时报文发送+历史报文发送模式时,优先保障实时报文发送,在网络带宽有余量的情况下,发送历史报文数据。
6.一种权利要求1所述系统的地面站布站优化方法,其特征在于,包括如下步骤:中心服务器基于地理数字高程模型,计算地理极高点,并将地理极高添加至候选布站点;
中心服务器将已设布站点添加至候选布站点;逐一计算候选布站点的ADS‑B地面站信号仿真覆盖范围;根据信号仿真覆盖情况从中筛选出合适的候选点,生成一个或多个新设站布站方案;
针对已设站点,基于已设站点历史ADS‑B报文数据,计算已设站点信号真实覆盖范围,对比同一站点的信号仿真覆盖范围,对差异超过设定值的站点进行标记,检查其硬件是否有故障,检查站点周围是否存在遮挡;
从成本和效果综合比较已设站布站方案和新设站布站方案,得到最优化方案。
7.根据权利要求6所述的地面站布站优化方法,其特征在于,所述基于地理数字高程模型,计算地理极高点包括如下步骤:
数字高程模型表示区域D上的三维向量有限序列,用函数的形式描述为:Vij=(Xi,Yj,Zij),(i=1,2,3,...n,j=i=1,2,3,...m)其中Xi,Yj是平面坐标,Zij是(Xi,Yj)对应的高程;如果某一点的高程比所有临近点的高程都要大,则表示该点为地理极高点;
设定最小半径Rvmin,进行竞争与合并,地理极高点必须在以其为圆心,半径为Rvmin圆形范围内为最大高程值,用函数的形式表示为:
8.根据权利要求6所述的地面站布站优化方法,其特征在于,所述逐一计算候选布站点的ADS‑B地面站信号仿真覆盖范围;根据信号仿真覆盖情况从中筛选出合适的候选点,生成若干新设站布站方案;具体为:
1)计算ADS‑B地面站最大接收距离Dr;
2)根据指定的视点、最远接收距离Dr和距地标高度,考虑地形遮挡,计算出在最远接收距离约束下,该点向四周瞭望,所能看到的最大范围作为该点的可视域计算结果,即该点信号仿真覆盖范围;
3)候选点集合中各点的可视域计算结果即为候选点集合的信号仿真覆盖范围;基于候选点集合的可视域计算结果,按照最小盲区原则,筛选候选点,生成新设站布站方案。