毛新勝，許歡，潘路平

(1.中電科航空電子有限公司,成都 611731；2.上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院,上海 200135)

0 引言

航空器的追蹤監(jiān)控是指通過技術(shù)手段獲取航空器的位置、高度、速度等參數(shù)，并將獲取的數(shù)據(jù)信息不間斷傳輸?shù)降孛?，確保管理部門和航空公司及時(shí)掌握航空器的飛行狀態(tài)與動(dòng)向，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行及時(shí)有效的識(shí)別、預(yù)警、緩解和消除[1].在緊急情況下，搜救等應(yīng)急單位可以及時(shí)獲得準(zhǔn)確事故地點(diǎn)等信息，做出相應(yīng)部署.實(shí)現(xiàn)航空器全球范圍內(nèi)全時(shí)的追蹤監(jiān)控，在保障航空運(yùn)行安全、遇險(xiǎn)搜救和飛行事故調(diào)查等方面都具有重要意義.傳統(tǒng)的航空器追蹤監(jiān)控主要是通過飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)(ACARS)、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)等地基空地?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，位置源信息通常來自機(jī)載GPS，飛機(jī)下傳數(shù)據(jù)的接收依賴于地面布設(shè)的通信設(shè)施.受限于地面站的部署，傳統(tǒng)的追蹤監(jiān)控手段難以實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋[2].

2014 年3 月MH370 失聯(lián)后，國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(IATA)組織成立航空器追蹤任務(wù)組，旨在研究使用現(xiàn)有技術(shù)在短期內(nèi)解決航空器的追蹤問題.國內(nèi)學(xué)者也提出了利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)功能實(shí)現(xiàn)航行追蹤及遇險(xiǎn)救援的方案[3].隨后，國際民航組織(ICAO)協(xié)調(diào)各成員國及全球業(yè)界開始系統(tǒng)推進(jìn)航空器追蹤監(jiān)控工作.2015 年11 月，ICAO 理事會(huì)通過了《國際民航公約》附件6 第I 部分的第39 次修訂，制定了例行航空器追蹤規(guī)范，并強(qiáng)制要求航空承運(yùn)人實(shí)現(xiàn)對其海洋區(qū)域運(yùn)行至少每15 min 通過自動(dòng)報(bào)告對航空器位置進(jìn)行追蹤[4].中國民航局2016 年發(fā)布了《航空承運(yùn)人航空器追蹤監(jiān)控實(shí)施指南》，隨后在2017 年7 月發(fā)布了《中國民航航空器追蹤監(jiān)控體系建設(shè)實(shí)施路線圖》，路線圖中指出，到2025 年底要建成基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空器全球追蹤監(jiān)控系統(tǒng)，并形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5].2018 年7 月，中國民航局聯(lián)合中國國航、中國民航大學(xué)、北京飛機(jī)工程維修有限公司啟動(dòng)了基于BDS 的運(yùn)輸航空示范應(yīng)用項(xiàng)目，推動(dòng)以北斗為代表的自主裝備在中國民航的應(yīng)用，開啟了基于BDS 的航空器追蹤監(jiān)控在中國民航的首次應(yīng)用.2019 年12 月，中國民航局發(fā)布的《中國民航北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)施路線圖》明確指出[6]，推動(dòng)以“北斗”為代表的國產(chǎn)裝備在民航的應(yīng)用，積極推進(jìn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)在國際上的應(yīng)用與引領(lǐng).因此，建立以BDS 定位信息為核心的航空器追蹤監(jiān)控能力，推動(dòng)基于BDS 的航空器追蹤監(jiān)控應(yīng)用，對實(shí)現(xiàn)我國自主可控的航空器追蹤監(jiān)控系統(tǒng)具有重要意義.

基于中國民航航空器追蹤監(jiān)控應(yīng)用需求，以北斗短報(bào)文通信方式為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一套完整可用于航空器全球追蹤監(jiān)控的系統(tǒng)解決方案.該方案通過在飛機(jī)上加裝符合中國民航發(fā)布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的機(jī)載BDS 設(shè)備[6-7]，將航空器BDS 位置、地球表面運(yùn)動(dòng)速度和通過機(jī)載總線獲取的GPS 位置、飛機(jī)燃油量等信息按照設(shè)計(jì)的通信協(xié)議通過BDS 短報(bào)文功能傳輸?shù)降孛鏀?shù)據(jù)處理中心，然后通過地面網(wǎng)絡(luò)分發(fā)給最終用戶，實(shí)現(xiàn)以BDS 位置信息為核心的航空器追蹤監(jiān)控應(yīng)用，所設(shè)計(jì)的協(xié)議具有良好的靈活性，兼容北斗二號(BDS-2)區(qū)域短報(bào)文、北斗三號(BDS-3)區(qū)域短報(bào)文和全球短報(bào)文通信方式.

1 基于BDS 的航空器追蹤監(jiān)控應(yīng)用

1.1 航空器追蹤監(jiān)控應(yīng)用場景與需求

航空器追蹤監(jiān)控應(yīng)用需求主要源自中國民航適航規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求以及航空承運(yùn)人日常運(yùn)行監(jiān)控對飛機(jī)相關(guān)信息和機(jī)載系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)控需求.主要涉及文件包括：《大型飛機(jī)公共航空運(yùn)輸承運(yùn)人運(yùn)行合格審定規(guī)則》(CCAR-121-R7 條國內(nèi)定期載客運(yùn)行的運(yùn)行控制責(zé)任、第121.533 條飛機(jī)追蹤、第121.555條飛行中燃油管理等條款)和《航空承運(yùn)人航空器追蹤監(jiān)控實(shí)施指南》AC-121-FS-2016-127.主要應(yīng)用場景即是航空承運(yùn)人、監(jiān)管方對于航空器位置追蹤和航空器運(yùn)行過程中重要參數(shù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括：正常航班例行追蹤、燃油監(jiān)控、計(jì)劃路線與實(shí)際飛行路線對比、計(jì)劃飛行剖面與實(shí)際飛行剖面對比、飛行動(dòng)態(tài)監(jiān)控、異常機(jī)動(dòng)監(jiān)控等.為確保飛機(jī)運(yùn)行過程中運(yùn)行信息被及時(shí)接收，飛機(jī)與地面監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息交互需要滿足監(jiān)控頻次間隔不超過15 min，實(shí)際應(yīng)用中通常監(jiān)控頻次會(huì)更高.

1.2 基于BDS 的航空器追蹤監(jiān)控系統(tǒng)

基于BDS 的航空器追蹤監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1 所示，整個(gè)系統(tǒng)主要由安裝在飛機(jī)上的機(jī)載BDS設(shè)備、空間的BDS 星座、BDS 地面中心站、行業(yè)BDS 數(shù)據(jù)中心(主/備)、專線網(wǎng)絡(luò)以及各類用戶接入網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用系統(tǒng)組成.系統(tǒng)主要用于滿足我國航空器運(yùn)行過程中自主可控的追蹤監(jiān)控需求，基本的追蹤監(jiān)控要素包括：飛機(jī)身份信息、BDS/GPS 經(jīng)緯度、高度、磁航向、地速、俯仰角、橫滾角、飛機(jī)燃油量等.

圖1 基于BDS 的航空器追蹤監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

此外，支持用戶根據(jù)需求定制傳輸氣象信息、飛行動(dòng)態(tài)、異常機(jī)應(yīng)答機(jī)編碼、重要的故障信息等.對基本追蹤監(jiān)控要素，機(jī)載BDS 設(shè)備按60 s 間隔自動(dòng)發(fā)送，對重要突發(fā)信息和監(jiān)控的異常狀態(tài)，由機(jī)載設(shè)備自動(dòng)觸發(fā)，以單獨(dú)的報(bào)文報(bào)送或附加在基本監(jiān)控要素的報(bào)文內(nèi)容之后傳輸.除機(jī)載BDS 設(shè)備自動(dòng)下發(fā)外，用戶地面系統(tǒng)還具備主動(dòng)查詢當(dāng)前BDS 坐標(biāo)、機(jī)上燃油量、設(shè)備狀態(tài)等信息的功能.機(jī)載BDS設(shè)備還預(yù)留了接口，支持與機(jī)上顯控設(shè)備集成，實(shí)現(xiàn)空地雙向報(bào)文通信.

2 機(jī)載BDS 設(shè)計(jì)

機(jī)載BDS 的設(shè)計(jì)需要符合中國民航局發(fā)布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求.機(jī)載BDS 主要基于BDS 定位功能對航空器進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并使用短報(bào)文功能將解算的BDS 位置信息、存儲(chǔ)的航空器識(shí)別號和從飛機(jī)系統(tǒng)得到的航班號、機(jī)載燃油量、飛行姿態(tài)信息等參數(shù)按照設(shè)定的發(fā)送頻次周期性地發(fā)送給地面站臺(tái).機(jī)載BDS 由收發(fā)機(jī)和天線組成，收發(fā)機(jī)和天線之間通過射頻同軸電纜連接，天線由收發(fā)機(jī)供電，具備抗干擾和防雷功能.收發(fā)機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)了飛機(jī)身份信息模塊，用于存儲(chǔ)飛機(jī)身份信息，包括航空器識(shí)別號、通信目的地址、飛機(jī)總線接口特性配置及機(jī)型特定的構(gòu)型配置信息等.

2.1 機(jī)載BDS 收發(fā)機(jī)

機(jī)載BDS 收發(fā)機(jī)用于實(shí)現(xiàn)BDS 定位、通信和機(jī)載總線數(shù)據(jù)的獲取和解析等功能，主要由綜合處理模塊、BDS 通信模塊、BDS 定位模塊、電源模塊和接口模塊等組成.圖2 給出了機(jī)載BDS 收發(fā)機(jī)組成框圖，各組成模塊功能介紹如下：

圖2 機(jī)載北斗收發(fā)機(jī)組成框圖

a) BDS 通信模塊

BDS 通信模塊處理來自BDS 天線的射頻信號，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號處理和電文解算等，并將解析內(nèi)容發(fā)送給綜合處理模塊；同時(shí)將來自綜合處理模塊處理后需要發(fā)送的短報(bào)文數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行信號處理、變頻、數(shù)模變換為射頻信號后，發(fā)送給BDS 天線，實(shí)現(xiàn)報(bào)文信號的發(fā)送和接收.

b) BDS 定位模塊

BDS 定位模塊處理來自BDS 天線的射頻信號，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號處理和電文解算等，將解算獲得的定位等信息送到綜合處理模塊.

c)接口處理模塊

接口處理模塊實(shí)現(xiàn)與機(jī)上機(jī)載總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，對外接口包括：ARINC 429 總線接口、離散量輸入/輸出接口、以太網(wǎng)總線接口和電源接口.

d)綜合處理模塊

綜合處理模塊實(shí)現(xiàn)北斗收發(fā)機(jī)自檢、接收來自通信和定位模塊的數(shù)據(jù)并處理、接收來自接口處理模塊信息并處理，并將信息按照通信協(xié)議打包后通過通信模塊發(fā)送出去.

e)飛機(jī)身份信息模塊

飛機(jī)身份信息模塊通過接口處理模塊與綜合處理模塊實(shí)現(xiàn)信息的交互，主要用于存儲(chǔ)飛機(jī)身份信息、北斗用戶卡的讀寫等功能.

f)電源模塊

北斗收發(fā)機(jī)采用28 V 直流供電，電源模塊處理后為設(shè)備的各組成模塊供電，實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換、浪涌保護(hù)、儲(chǔ)能等功能，同時(shí)為機(jī)載北斗天線供電.

2.2 機(jī)載北斗天線

如圖3 所示，機(jī)載北斗天線主要由天線振子、濾波器、功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、合路器、雙工器、電源模塊組成，其中：

圖3 機(jī)載北斗天線組成框圖

a) 天線振子：實(shí)現(xiàn)空間電磁波與傳輸線電磁波的轉(zhuǎn)換功能；

b) 濾波器：完成發(fā)射信號的濾波，減小對其他設(shè)備的影響程度；

c) PA：將發(fā)射信號放大至所需水平，滿足上行發(fā)射要求；

d) LNA：在可接受的信噪比惡化條件下，放大接收信號；

e) 合路器：通過合路器實(shí)現(xiàn)各頻點(diǎn)接收信號的復(fù)用；

f) 雙工器：通過雙節(jié)環(huán)路器實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙工；

g) 電源模塊：通過電源模塊實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和電源濾波.

2.3 航電系統(tǒng)集成

北斗收發(fā)機(jī)通過安裝支架固定在飛機(jī)客艙的長桁上，北斗天線通過四顆緊固螺釘安裝在飛機(jī)蒙皮外.整個(gè)機(jī)載北斗系統(tǒng)從取電面板接引28 V 直流供電，并通過ARINC 429 總線與飛機(jī)航電系統(tǒng)連接，從航電系統(tǒng)獲取航班號、機(jī)載燃油量、航向、橫滾角、俯仰角等信息，通過離散信號接口從飛機(jī)系統(tǒng)獲取空地狀態(tài)指示信號，當(dāng)飛機(jī)離地后自動(dòng)開始向地面發(fā)送報(bào)文信息，落地后自動(dòng)停止發(fā)送，機(jī)載北斗系統(tǒng)與航電系統(tǒng)的集成方案如圖4 所示.

圖4 航電系統(tǒng)集成方案

2.4 通信協(xié)議設(shè)計(jì)

北斗二號(BDS-2)短報(bào)文民用三級授權(quán)單次報(bào)文長度為628 bit，北斗三號(BDS-3)區(qū)域短報(bào)文通信(RSMC)單次報(bào)文最大長度為14 000 bit，北斗三代全球短報(bào)文通信(GSMC)單次報(bào)文最大長度為560 bit[8].根據(jù)系統(tǒng)限制以及應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了一套具備良好擴(kuò)展性的通信協(xié)議，通信協(xié)議兼容BDS-2 和BDS-3.表1 中給出了用于航空器追蹤監(jiān)控的通信協(xié)議各字段定義.

表1 基于BDS 的航空器追蹤監(jiān)控通信協(xié)議

3 BDS 地面系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

為滿足高并發(fā)訪問和大數(shù)據(jù)分析需求，BDS 地面系統(tǒng)采用微服務(wù)分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)具備云能力開放架構(gòu)，便于后續(xù)與不同廠家、平臺(tái)和業(yè)務(wù)進(jìn)行對接與集成.整個(gè)軟件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)集成層、傳輸層、服務(wù)層、發(fā)布層、代理層、展示層組成，軟件架構(gòu)如圖5 所示.

圖5 航空器追蹤監(jiān)控地面系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

1)數(shù)據(jù)集成層：地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成層采用數(shù)據(jù)集群的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫、運(yùn)算、存儲(chǔ)高并發(fā)，包含Cache Persistence、SQLDB Cluster、Memory Cache Cluster 三部分內(nèi)容.

2)傳輸層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)集成層與服務(wù)層實(shí)現(xiàn)分布式進(jìn)程通信功能，包含：Spring Cloud Bus 消息總線、Spring Cloud Task 任務(wù)調(diào)度、Spring Cloud Stream 數(shù)據(jù)流操作等.

3)服務(wù)層：主要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集群服務(wù)、數(shù)據(jù)采集服務(wù)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)、數(shù)據(jù)分析服務(wù)、運(yùn)營管理服務(wù)、系統(tǒng)維護(hù)服務(wù)和數(shù)據(jù)共享服務(wù)等功能，由Spring Boot、Eureka 服務(wù)治理、Config 配置管理、Sleuth 鏈路跟蹤、Turbine 集群監(jiān)控和Hystrix 容錯(cuò)保護(hù)組成.

4)服務(wù)層：通過Zuul 服務(wù)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)客戶端直接與多個(gè)微服務(wù)通信，從而實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)調(diào)用.

5)發(fā)布層：采用Tomcat+Docker 搭建系統(tǒng)分布式發(fā)布服務(wù)集群，將不同微服務(wù)業(yè)務(wù)分開，實(shí)現(xiàn)地面系統(tǒng)的高并發(fā)負(fù)載均衡能力.

6)代理層：地面系統(tǒng)的代理層采用Nginx+Keepalived 反向代理技術(shù)與發(fā)布層進(jìn)行通信，搭建分布式Web 高并發(fā)負(fù)載均衡框架.代理層的故障檢測策略包括：采用六臺(tái)虛擬機(jī)，在Keepalived 配置Nginx的Master、Backup 主備關(guān)系，保證有三臺(tái)服務(wù)器同時(shí)工作；當(dāng)一臺(tái)Nginx 代理服務(wù)出現(xiàn)故障時(shí)，訪問轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)上繼續(xù)工作，保證訪問不間斷.

7)展示層：地面系統(tǒng)的展示層采用瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)，用戶可以通過網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)前端訪問數(shù)據(jù)展示功能，前端設(shè)計(jì)兼容目前主流瀏覽器.

3.2 系統(tǒng)硬件拓?fù)?/h3>

BDS 地面系統(tǒng)硬件拓?fù)淙鐖D6 所示，主要包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、運(yùn)行管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、運(yùn)維服務(wù)器、核心交換機(jī)、防火墻、北斗指揮機(jī)、數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)分析終端、運(yùn)營管理終端、系統(tǒng)維護(hù)終端、光纖交換機(jī)、存儲(chǔ)陣列、操作臺(tái)、KVM、機(jī)柜和大屏幕顯示系統(tǒng)等.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用經(jīng)典的星形拓?fù)浣ㄔO(shè)，局域網(wǎng)內(nèi)各個(gè)服務(wù)器和終端均是千兆帶寬，足以滿足服務(wù)器之間的內(nèi)部通信.控制網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)物理隔離，確保互不影響.為保障平臺(tái)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)安全，采取以下網(wǎng)絡(luò)安全措施：

圖6 基于BDS 的航空追蹤監(jiān)控地面系統(tǒng)硬件拓?fù)?/p>

1)防火墻設(shè)備：對信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邊界隔離，嚴(yán)格控制網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)安全區(qū)域的訪問，明確訪問的來源、訪問的對象及訪問的類型，確保合法訪問的正常進(jìn)行，杜絕非法及越權(quán)訪問；同時(shí)有效預(yù)防、發(fā)現(xiàn)、處理異常的網(wǎng)絡(luò)訪問，確保信息網(wǎng)絡(luò)正常訪問.

2)網(wǎng)關(guān)服務(wù)：對所有訪問系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)行為均按照安全規(guī)則進(jìn)行管理，并對系統(tǒng)安全進(jìn)行周期性評估.針對信息網(wǎng)絡(luò)中使用的操作系統(tǒng)，要保障服務(wù)器及終端的安全和正常運(yùn)行，為應(yīng)用系統(tǒng)提供及時(shí)多樣的服務(wù)，不受到病毒惡意侵害或未經(jīng)授權(quán)的存取與修改及對系統(tǒng)的攻擊行為.

3)安全保密：采取多種技術(shù)手段保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄?、真?shí)性和完整性，包括用戶賬戶網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證和訪問控制技術(shù)、密鑰交換與數(shù)據(jù)加密技術(shù)等.所有需要通過對外接口上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳送，保護(hù)本系統(tǒng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?

4 BDS 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

BDS 地面系統(tǒng)主界面如圖7 所示，通過BDS 傳輸?shù)暮娇掌魑恢玫葦?shù)據(jù)所生成的圖形化信息實(shí)時(shí)顯示在用戶界面上，用戶可通過瀏覽器遠(yuǎn)程訪問.在用戶界面中，地面系統(tǒng)接收到的BDS 位置信息、機(jī)載燃油量、俯仰角、橫滾角、航向等信息經(jīng)地面系統(tǒng)處理后可實(shí)現(xiàn)對航空器的位置追蹤、燃油消耗監(jiān)控、飛行動(dòng)態(tài)監(jiān)控等應(yīng)用.

圖7 航空器追蹤監(jiān)控地面系統(tǒng)主界面

4.1 通信情況分析

機(jī)載北斗設(shè)備完成裝機(jī)后開展了飛行試驗(yàn)，圖8中給出了十六次不同日期飛行試驗(yàn)中地面系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的通信成功率，平均通信成功率為96.51%.圖9 為不同高度層飛行時(shí)的丟包情況分析，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在3 km 以下丟包相對顯著，可能是受地面電磁環(huán)境影響且飛機(jī)處于爬升過程中所致；其他飛行高度時(shí)并無顯著規(guī)律，尚有待進(jìn)一步積累數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.

圖8 通信成功率分析

圖9 不同飛行高度丟包數(shù)量占比

4.2 BDS 和GPS 數(shù)據(jù)對比

由于BDS 使用的是CGCS2000 坐標(biāo)系，GPS 使用的是WGS-84 坐標(biāo)系，考慮到WGS-84 坐標(biāo)系與CGCS2000 坐標(biāo)系之間差別極小[9]，對比較BDS 和GPS 航跡一致性的影響可以忽略不計(jì).圖10 繪制了一次完整飛行試驗(yàn)中機(jī)載北斗設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)的BDS定位數(shù)據(jù)和機(jī)上記錄設(shè)備存儲(chǔ)的機(jī)載GPS 接收機(jī)定位數(shù)據(jù)所生成的航跡，可見BDS 航跡和GPS 航跡具有良好的一致性.

圖10 BDS 與GPS 航跡 對比

5 結(jié)束語

本文基于BDS 定位與短報(bào)文通信功能設(shè)計(jì)的航空器追蹤監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自主可控的航空器追蹤監(jiān)控，利用BDS 的定位功能對航空器進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，通過機(jī)載ARINC 429 總線實(shí)時(shí)采集機(jī)載系統(tǒng)重要參數(shù)，通過BDS 通信鏈路周期性下傳，為航空公司提供了對航空器位置追蹤和飛行狀態(tài)的感知能力.機(jī)載系統(tǒng)通過擴(kuò)展可與機(jī)上人機(jī)接口(如便攜式電子飛行包或機(jī)載顯示終端)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)空地雙向報(bào)文通信，對航空器的追蹤與監(jiān)控和應(yīng)急通信具有重要價(jià)值.文中介紹的機(jī)載北斗設(shè)備支持BDS 全球定位功能和短報(bào)文通信功能，采用大功率發(fā)射信號瞬時(shí)隔離、衛(wèi)星導(dǎo)航信號抗干擾技術(shù)，解決了在RSMC 信號發(fā)射和機(jī)載復(fù)雜電磁環(huán)境下可靠連續(xù)定位的問題；采用無內(nèi)置電池的電能存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了收發(fā)機(jī)熱啟動(dòng)場景下的時(shí)間保持問題；采用載波相位和碼相位補(bǔ)償、短報(bào)文功能優(yōu)化、最優(yōu)波束選擇技術(shù)提高了高動(dòng)態(tài)場景下的短報(bào)文通信成功率.本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)已在國內(nèi)航空公司運(yùn)營的現(xiàn)役飛機(jī)上實(shí)際應(yīng)用，后續(xù)將開展基于BDS 的異常航班追蹤研究和基于BDS 全球短報(bào)文的航空器全球追蹤監(jiān)控應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)BDS 數(shù)據(jù)與監(jiān)視雷達(dá)、廣播自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)的融合處理應(yīng)用驗(yàn)證.