2009年度:空地协同的民航空域监视新技术及装备
发布时间:2015-11-24 13:32

空地协同的民航空域监视新技术及装备

2009年度国家技术发明奖一等奖

一、项目概况

空地协同的民航空域监视新技术及装备是保证无雷达覆盖地区和高密度飞行条件下飞机安全飞行的核心技术装备。该项目发明了地基区域完好性监测方法及装置,实现了我国民航空域内飞机自主定位误差超限及时告警;发明了实时可信监视方法及装置,解决了复杂飞行环境下飞机动态位置持续可信监视的难题;发明了航路安全容限动态监测方法及装置,突破了适合我国空域特点的航路安全容限监测的技术瓶颈;发明了综合态势增强监视方法及装置,实现了面向飞行服务的空地态势按需监视与实时共享;在上述发明基础上,创造性研制了我国首个移动空域监视平台,解决了高原、荒漠、海洋等无雷达覆盖地区安全高效飞行保障的难题,打破了国外对该技术的严密封锁,总体技术达到国际先进水平。

该发明获授权国家发明专利21项,获软件著作权20 项,制定行业标准3 项。已成功应用于20余家空管部门和航空公司,为全国飞行高度层缩小垂直间隔(由600米缩小至300米)、制定米制高度层国际标准奠定技术基础,将西部地区航路管制间隔缩小至原有的1/4。经济和社会效益显著。

本项目解决的关键技术难题及主要技术创新点如下:

1、针对空基监视中机载设备不能自主检测由于导航卫星故障导致的定位误差超限的问题,发明了用于飞机自主定位的地基区域完好性监测方法及装置,实现对飞机定位误差超限的实时告警;

2、针对空基、陆基多监视系统时空基准、误差分布各异造成的飞机位置监视模糊的问题,发明了时空关联的实时可信监视方法及装置,实现对位置监视可信度的判定和伪目标的判决,监视位置估计误差小于0.1海里;

3、针对航路飞行中由于机载设备多制式、运行环境复杂导致的航迹保持能力各异的问题,发明了航路空间容限动态监测方法及装置,实现对飞行流航迹偏差特征监测和航路安全空间容限的判定;

4、针对传统地空飞行情报信息发布方式难以支持空地态势实时高效共享的问题,发明了面向飞行服务的综合态势增强监视方法及装置,实现空地态势的按需监视与共享。

本项目获中国民用航空协会科学技术一等奖1项,获中国电子学会信息科学技术二等奖1项。

二、获奖后取得的主要进展

1、在科技进步方面

2010年起,项目团队与中国民航飞行校验中心合作,将该项目成果应用于国产机载飞行校验平台的研制中。飞行校验平台是加装于专用飞机上,用于检验评估导航、监视等空管设备性能的机载装备,是保证民航航路和机场开通运行、实施定期校验的必备手段。飞行校验信息涉及国家安全,校验设备受制于国外,我国必须自主研制飞行校验平台。

历经3年,项目团队突破了空地协同的飞行测试校验平台总体技术、航空导航监视通信新技术验证及测试校验技术,研制了机载校验设备自动标校系统、空地协同飞行校验系统和便携式飞行校验系统,并通过了美国联邦航空局的适航认证和中国民航的适航审定,具备在全球执行飞行校验任务的能力。这也填补了中国民航在飞行校验技术方面的空白,打破了国外对飞行校验研制技术的垄断,使我国成为继欧美之后能够自主研制飞行校验设备的国家。

该平台目前已向中国民航飞行校验中心交付4套,所列装的飞行校验飞机已成为民航飞行校验的主力机队。该平台不仅能支持现有常规飞行校验科目,同时还能支持卫星着陆系统、基于性能导航、自动相关监视等新技术项目。利用该平台已在国内首次实现了北斗卫星导航系统、卫星引导着陆等飞行测试与校验。平台的推广应用对于提升我国航空导航、监视系统的自主研制能力和运行安全水平具有重要意义。

2、在成果转化及产业化方面

本项目获奖后,在国家财政部和工信部的支持下,项目研究团队依托该成果,联合国内优势企业,于2012年至2014年期间承担了国家重大科技成果转化项目,实施了“民航高精度一体化增强监视设备(C-PIES)”的产业化。

研究团队瞄准中国民航公共运输航班和通用航空飞机飞行态势广域、精准监视的迫切需求,依托国家技术发明一等奖项目的科研成果,自主研制集空地协同监视、宽带数据通信、卫星完好性监测与增强等功能于一体的民航高精度一体化增强监视设备与系统,通过实施民航高精度一体化增强监视的设备产品研制、中试量产、应用服务等产业化工作,实现了民航空管核心装备的国产化,提升了我国民航空管产业的自主创新能力。

目前项目生产单位已经具备年产160台套C-PIES设备的批量生产能力,并在国内快速推广应用,三年内已在全国安装与部署150余台套地面站系统,实现了对全国80%以上航路的高精度监视覆盖,为航空公司、空中交通管理部门和通用航空用户提供全阶段、高时效、协同式的空中交通监视服务。所研制的地面站设备已远销国外,在泰国、新加坡等国家陆续安装使用。

3、获奖后项目发展过程中获得各类科研计划支持情况,科研基础条件的建设与发展情况

2010年至今,项目团队承担的代表性科研计划项目包括:

(1)国家973计划项目“复杂低空飞行的自主避险理论与方法研究”;

(2)2、国家自然科学基金创新研究群体项目“网络化协同空管系统理论与方法”(2010-2012,2013-2015);

(3)国家重大科学仪器设备开发专项“新型民航空管系统飞行校验设备CFIS”;

(4)国家重大科技成果转化项目“民航高精度一体化增强监视设备(C-PIES)产业化”;

(5)国家863计划项目“高集成度通用航电系统技术”;

(6)国家科技支撑计划项目“基于GNSS的终端区PBN导航系统”、“全国航班协同运行控制系统”、“终端区综合监视与协同运行控制技术”。

科研基础条件的建设与发展方面:

(1)联合建立了“国家空管监视与通信系统工程技术研究中心”;

(2)新建3个省部级重点实验室:国家空管新航行系统技术重点实验室、网络化协同空管技术北京市重点实验室、 通用航空北京实验室。

4、获奖后的学科建设情况

以项目团队为核心,入选首批科技部重点领域创新团队,整体进入国家“2011计划”地球信息空间技术协同创新中心。

主要完成人:张军(北京航空航天大学)、朱衍波(民航数据通信有限责任公司)、薛瑞(北京航空航天大学)、吕小平(民航数据通信有限责任公司)、蔡开泉(北京航空航天大学)、张学军(北京航空航天大学)


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