本發(fā)明屬于通信網(wǎng)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于空管系統(tǒng)的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)：

空中交通管制是航空運(yùn)行管理的重要組成部分，空中交通管制的主要目的是：使航空器能夠按照計(jì)劃飛行，從而保障工作有條不紊；能夠維護(hù)飛行秩序，合理控制空中交通流量，防止航空器之間、航空器與障礙物之間發(fā)生相撞，以保證航空器的飛行安全；能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并記錄，對違反飛行管制的現(xiàn)象查明情況進(jìn)行處理。

而目前國內(nèi)的民航空管系統(tǒng)經(jīng)過多年的建設(shè)，已經(jīng)基本形成了比較完善的通信、導(dǎo)航、情報(bào)和氣象保障系統(tǒng)。特別是，導(dǎo)航保障系統(tǒng)方面；目前我國絕大多數(shù)的民用機(jī)場已經(jīng)配備了儀表著陸系統(tǒng)、全向信標(biāo)和測距儀，并且大部分高空、中低空管制區(qū)均配備了二次或一、二次雷達(dá)；在我國東部地區(qū)已經(jīng)基本形成了高達(dá)7000米以上雷達(dá)覆蓋面。

但目前國內(nèi)的各類導(dǎo)航保障設(shè)備并沒有采用統(tǒng)一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)模式，這使得各類導(dǎo)航保障設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出方式存在很大程度上的不同，且在數(shù)據(jù)通信上也存在多種總線類型、多種協(xié)議類型，造成標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一；因此，使得現(xiàn)有的空管系統(tǒng)需要提供多種類型的總線接口，并且需要具備解析多種通信協(xié)議的能力，給空管系統(tǒng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集和綜合信息處理帶來了很大的不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種用于空管系統(tǒng)的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備，本發(fā)明是一臺能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)協(xié)議與外部各種同步/異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)的雙向轉(zhuǎn)換設(shè)備，簡化現(xiàn)有空管系統(tǒng)的外部多總線接口和多種協(xié)議數(shù)據(jù)解析工作，為空管系統(tǒng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集和綜合信息處理帶來了極大的便利。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于空管系統(tǒng)的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備，包括機(jī)箱、設(shè)置于機(jī)箱內(nèi)部的系統(tǒng)主處理器模塊以及嵌于機(jī)箱側(cè)壁的對內(nèi)通信模塊和對外通信模塊；所述對內(nèi)通信模塊和對外通信模塊與系統(tǒng)主處理器模塊相連接；

系統(tǒng)主處理器模塊，包括主處理器、存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)芯片和電源電路，所述存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)芯片和電源電路分別與主處理器相連接，由所述主處理器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將進(jìn)入主處理器的不同協(xié)議轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議并輸出；

對內(nèi)通信模塊，包括以太網(wǎng)接口和調(diào)試接口，以太網(wǎng)接口進(jìn)行內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議接收和發(fā)送，調(diào)試接口供開發(fā)調(diào)試使用；

對外通信模塊，包括同步串行通信接口、異步串行通信接口和網(wǎng)絡(luò)接口，同步串行通信接口用于與外部同步串行設(shè)備進(jìn)行協(xié)議交換，異步串行通信接口用于與外部同步串行設(shè)備進(jìn)行協(xié)議交換，網(wǎng)絡(luò)接口用于與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)議交換。

進(jìn)一步的是，在所述機(jī)箱側(cè)壁上還鑲嵌有顯示器和指示燈，所述顯示器和指示燈的數(shù)據(jù)通信端與所述主處理器相連；且在所述機(jī)箱側(cè)壁上還鑲嵌有按鍵，所述按鍵的數(shù)據(jù)通信端與所述主處理器相連；電源電路的輸入端連接配置有控制開關(guān)的電源接口。

進(jìn)一步的是，所述同步串行通信接口、異步串行通信接口和網(wǎng)絡(luò)接口為多pin管腳的接插件。

進(jìn)一步的是，所述以太網(wǎng)接口和調(diào)試接口為RJ45網(wǎng)口接插件。

進(jìn)一步的是，所述調(diào)試接口為FPGA的調(diào)試接口。

進(jìn)一步的是，所述同步串行通信接口采用RS232、RS422或RS485接口；所述異步串行通信接口采用RS232接口；所述網(wǎng)絡(luò)接口處設(shè)置獨(dú)立的網(wǎng)卡，具有獨(dú)立的MAC地址。

進(jìn)一步的是，所述主處理器采用工業(yè)級ARM Cortex-A8嵌入式微處理器AM335X。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于空管系統(tǒng)的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)換方法，

外部到內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，包括步驟：

S101，由同步串行通信接口接收外部同步串行設(shè)備的同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)，由異步串行通信接口接收外部同步串行設(shè)備的異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)，由網(wǎng)絡(luò)接口接收外部網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)；

S102，對同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)、異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換；

S103，將轉(zhuǎn)換后的協(xié)議數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)接口發(fā)送至以太網(wǎng)；

外部到內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，包括步驟：

S201，由以太網(wǎng)接口接收以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)；

S202，對以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換；

S203，將轉(zhuǎn)換后的協(xié)議數(shù)據(jù)，通過同步串行通信接口、異步串行通信接口或網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送。

進(jìn)一步的是，所述同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)和異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)包括HDLC、X.25、BSC或CD2協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包括UDP廣播組播協(xié)議；以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)包括TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

進(jìn)一步的是，通過校驗(yàn)方式進(jìn)行同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)或異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)正確性判斷，取出其中的有效數(shù)據(jù)，并按照設(shè)定的參數(shù)值，向內(nèi)部通信模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。

采用本技術(shù)方案的有益效果：

1.本發(fā)明提出的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)，使得原來多種總線接口類型、多種總線協(xié)議的設(shè)備數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一成相同的協(xié)議數(shù)據(jù)，促進(jìn)了空管系統(tǒng)硬軟件接口的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化，且接口簡單通用；

2.本發(fā)明提出的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換功能，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部以太網(wǎng)和外部串行設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)的相互通訊和協(xié)議轉(zhuǎn)換；

3.本發(fā)明提出的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)，采用標(biāo)準(zhǔn)化接口及數(shù)據(jù)處理流程，為空管系統(tǒng)開發(fā)帶來了便利，減少了開發(fā)時(shí)間，降低了企業(yè)開發(fā)和使用的成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種用于空管系統(tǒng)的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)主處理器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中對內(nèi)通信模塊和對外通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一優(yōu)化實(shí)施例中系統(tǒng)主處理器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中外部到內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換的方法流程圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中外部到內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

在實(shí)施例一中，參見圖1所示，一種用于空管系統(tǒng)的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備，包括機(jī)箱、設(shè)置于機(jī)箱內(nèi)部的系統(tǒng)主處理器模塊以及嵌于機(jī)箱側(cè)壁的對內(nèi)通信模塊和對外通信模塊；所述對內(nèi)通信模塊和對外通信模塊與系統(tǒng)主處理器模塊相連接；

如圖2所示，系統(tǒng)主處理器模塊，包括主處理器、存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)芯片和電源電路，所述存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)芯片和電源電路分別與主處理器相連接，由所述主處理器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，將進(jìn)入主處理器的不同協(xié)議轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議并輸出；

如圖3所示，對內(nèi)通信模塊，包括以太網(wǎng)接口和調(diào)試接口，以太網(wǎng)接口進(jìn)行內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議接收和發(fā)送，調(diào)試接口供開發(fā)調(diào)試使用；

對外通信模塊，包括同步串行通信接口、異步串行通信接口和網(wǎng)絡(luò)接口，同步串行通信接口用于與外部同步串行設(shè)備進(jìn)行協(xié)議交換，異步串行通信接口用于與外部同步串行設(shè)備進(jìn)行協(xié)議交換，網(wǎng)絡(luò)接口用于與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)議交換。

優(yōu)選的是，采用兩個(gè)獨(dú)立的千兆以太網(wǎng)接口和一個(gè)調(diào)試接口；

其中，兩個(gè)千兆以太網(wǎng)接口的配置如下：

·每個(gè)接口可配置獨(dú)立的IP地址；

·兩個(gè)接口可配置為雙網(wǎng)工作模式，即兩個(gè)網(wǎng)口具備同時(shí)與對外通信模塊的接口間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能；

·每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口支持UDP廣播/組播協(xié)議，并具備擴(kuò)展TCP協(xié)議的能力。

優(yōu)選的是，配備2個(gè)對外通信模塊，且每個(gè)對外通信模塊包括4個(gè)接口，4個(gè)接口可根據(jù)不同需要配置同步串行接口、異步串行接口和網(wǎng)絡(luò)接口。

實(shí)施例二中，如圖4所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，在所述機(jī)箱側(cè)壁上還鑲嵌有顯示器和指示燈，所述顯示器和指示燈的數(shù)據(jù)通信端與所述主處理器相連；且在所述機(jī)箱側(cè)壁上還鑲嵌有按鍵，所述按鍵的數(shù)據(jù)通信端與所述主處理器相連；電源電路的輸入端連接配置有控制開關(guān)的電源接口。

其中，顯示器提供系統(tǒng)基本信息的顯示功能，可采用帶控制功能的液晶顯示屏，可以顯示一些基本的信息包括設(shè)備IP地址、設(shè)備型號(4口/8口或16口)、軟件版本、各對外通信模塊接口的基本配置和狀態(tài)，顯示屏同時(shí)配合薄膜按鍵，至少設(shè)計(jì)1個(gè)功能鍵(用于顯示信息的切換)和2個(gè)上下調(diào)節(jié)鍵(用于翻頁)。

其中，設(shè)置多個(gè)指示燈，分別顯示電源狀態(tài)、系統(tǒng)工作情況、對內(nèi)通信模塊接口狀態(tài)、以及對外通信模塊接口狀態(tài)。

其中，采用雙路220V50Hz交流冗余輸入電源接口，并通過電源模塊將輸入的電源轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需要的電壓等級，可采用逆變器。

實(shí)施例三中，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述同步串行通信接口、異步串行通信接口和網(wǎng)絡(luò)接口為多pin管腳的接插件。

所述以太網(wǎng)接口和調(diào)試接口為RJ45網(wǎng)口接插件。

所述調(diào)試接口為FPGA的調(diào)試接口。

優(yōu)選的是，所述同步串行通信接口采用RS232、RS422或RS485接口；所述異步串行通信接口采用RS232接口；所述網(wǎng)絡(luò)接口處設(shè)置獨(dú)立的網(wǎng)卡，具有獨(dú)立的MAC地址。

1.同步串行接口：

物理層：標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485/RS422接口(通過模塊上的硬件跳線設(shè)置)，全雙工，DTE方式；協(xié)議：支持HDLC、X.25、BSC、CD2協(xié)議的解析；速率：輸入/輸出的速率最大可支持到2M，包括2.4Kbps、4.8Kbps、9.6Kbps、19.2Kbps、33.6Kbps、56Kbps、64Kbps、128Kbps、256Kbps、512Kbps、1024Kbps、2048Kbps；最大幀長：單個(gè)數(shù)據(jù)幀最大可支持9.6Kbyte的幀長；每個(gè)通道數(shù)據(jù)緩存：4Mbyte；數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確率：10e-6；支持內(nèi)時(shí)鐘/外時(shí)鐘方式。

2.異步串行接口

物理層：標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，全雙工，DTE方式；支持波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位的設(shè)置，速率設(shè)置與同步接口相同；每個(gè)通道數(shù)據(jù)緩存：4M；數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確率：10e-6。

3.網(wǎng)絡(luò)接口

每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口具有獨(dú)立的MAC地址，可單獨(dú)配置IP地址等參數(shù)；支持UDP廣播/組播協(xié)議，并具備擴(kuò)展TCP協(xié)議的能力；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口可單獨(dú)配置數(shù)據(jù)流向，即要求網(wǎng)絡(luò)接口具備只接收、或者只輸出數(shù)據(jù)；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口至少能支持100M以太網(wǎng)。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)化方案，所述主處理器采用工業(yè)級ARM Cortex-A8嵌入式微處理器AM335X。

為配合本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)，基于相同的發(fā)明構(gòu)思，如圖5所示，本發(fā)明還提供了一種用于空管系統(tǒng)的多協(xié)議數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)換方法，

如圖5所示，外部到內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，包括步驟：

S101，由同步串行通信接口接收外部同步串行設(shè)備的同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)，由異步串行通信接口接收外部同步串行設(shè)備的異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)，由網(wǎng)絡(luò)接口接收外部網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)；

S102，對同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)、異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換；

S103，將轉(zhuǎn)換后的協(xié)議數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)接口發(fā)送至以太網(wǎng)；

如圖6所示，外部到內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，包括步驟：

S201，由以太網(wǎng)接口接收以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)；

S202，對以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換；

S203，將轉(zhuǎn)換后的協(xié)議數(shù)據(jù)，通過同步串行通信接口、異步串行通信接口或網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送。

其中，所述同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)和異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)包括HDLC、X.25、BSC或CD2協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包括UDP廣播組播協(xié)議；以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)包括TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

轉(zhuǎn)換方法：

外部到內(nèi)部：根據(jù)現(xiàn)場串行數(shù)據(jù)的類型，通過同步串行數(shù)據(jù)接口和異步串行數(shù)據(jù)接口分別接收串行數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序完成對串行數(shù)據(jù)的協(xié)議解析，去掉HDLC、X.25、BSC、CD2協(xié)議格式中的協(xié)議頭、協(xié)議尾及各種校驗(yàn)字節(jié)，提取出實(shí)際的數(shù)據(jù)；根據(jù)應(yīng)用場景中對該數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換需求，將該數(shù)據(jù)打包成UDP數(shù)據(jù)包或TCP數(shù)據(jù)包。

內(nèi)部到外部：通過網(wǎng)絡(luò)接口接收UDP數(shù)據(jù)包或TCP數(shù)據(jù)包，應(yīng)用程序完成對這兩類網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的協(xié)議解析，去掉數(shù)據(jù)包中的以太網(wǎng)幀頭、TCP或UDP頭、IP頭以及相關(guān)的校驗(yàn)字節(jié)，提取出實(shí)際的數(shù)據(jù)；根據(jù)應(yīng)用場景中對該數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換需求，將該數(shù)據(jù)打包生成HDLC、X.25、BSC、CD2協(xié)議數(shù)據(jù)包。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)化方案，通過校驗(yàn)方式進(jìn)行同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)或異步串行協(xié)議數(shù)據(jù)正確性判斷，取出其中的有效數(shù)據(jù)，并按照設(shè)定的參數(shù)值，向內(nèi)部通信模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。

校驗(yàn)方法：

校驗(yàn)的目的是檢測數(shù)據(jù)通信中的內(nèi)容是否在傳輸過程中發(fā)生改變，其方法通常為：發(fā)送方在發(fā)送具體的數(shù)據(jù)時(shí)，在數(shù)據(jù)幀的末尾添加校驗(yàn)位，校驗(yàn)位是根據(jù)具體的發(fā)送數(shù)據(jù)計(jì)算得到的；根據(jù)不同的應(yīng)用要求，采用的校驗(yàn)位確定方法有奇偶校驗(yàn)方式、CRC校驗(yàn)方式；接收方在收到數(shù)據(jù)后會(huì)采用同樣的校驗(yàn)位確定方法對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，如果計(jì)算出來的校驗(yàn)位和接收到的校驗(yàn)位相同，則判斷當(dāng)前收到的數(shù)據(jù)是正確的，否則認(rèn)為當(dāng)前數(shù)據(jù)在發(fā)送過程中發(fā)生錯(cuò)誤。這個(gè)就是通過校驗(yàn)方式對協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行正確性判斷的方法。

主要應(yīng)用包括：1)同步/異步串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)，例如雷達(dá)、電報(bào)、綜合航跡等；2)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成同步串行協(xié)議數(shù)據(jù)，例如ADS-B地面站輸出的廣播/組播數(shù)據(jù)等。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。