ADS-B延迟时间计算方法的可行性分析

广播式自动相关监视(ADS-B)的延迟时间对监视精度有较大的影响,为了提高ADS-B的监视精度,提出一种精确计算每个ADS-B报文延迟时间的方法。根据ADS-B报文的接收时间和报文内容,可计算两相邻报文的时间间隔和对应报文中飞机两相邻位置的时间间隔,通过对两种时间间隔求差可得到ADS-B两相邻报文的延迟时间差,在初始报文中或者间隔一定时间发送飞机位置测量时刻的条件下,可计算其后所有报文的延迟时间,从而对延迟时间进行修正。最后在15min、25min和45min的ADS-B报文中分别随机选取1架飞机的报文利用Excel对该方法的可行性进行了分析。分析结果表明,采用该方法ADS-B的监视精度得到了很大的提高,在场面滑行的情况下,监视精度小于10m,满足场面监视的需要。     

基于注意力机制的CNN-LSTM的ADS-B异常数据检测

广播式自动相关监视(ADS-B)是民航新一代空中交通管理系统的重要组成部分,由于协议没有数据加密和认证,导致容易受到数据攻击.为了准确检测ADS-B数据攻击,基于ADS-B数据的时序性,提出了一种基于注意力机制的卷积神经网络-长短期记忆网络(convolutional neural networks-long short-term memory, CNN-LSTM)异常数据检测模型.首先,利用CNN提取ADS-B数据的特征,然后以时序形式将特征向量输入到LSTM中,最后使用注意力机制进行网络参数优化,实现对ADS-B数据的预测,通过计算预测误差,来进行异常检测.实验表明,该模型能够很好地检测出模拟的4种类型的异常数据,与其他机器学习方法相比,具有更高的准确率和F1分数.     

结合ADS-B的航管监视数据融合关键技术

航管多雷达数据和ADS-B数据各有优缺点,在分析了两类数据异同基础上指出了ADS-B数据引入航管多雷达数据处理中需要解决的关键技术难题。基于此,从探测时序和处理周期两方面给出了时间对准方法,研究了空间对准中的坐标转换及其误差配准技术,提出以当前模型和无迹卡尔曼滤波应对目标机动,给出了波门设定、最近邻相关以及融合算法的完整数据融合方案。实际应用中两类数据实现了有效利用和深度融合,提高了航管监视数据处理系统的精度和稳定性,是一种有效的航管监视数据处理方法。     

基于改进PF算法的ADS-B风场反演*

将装载自动相关监视广播(ADS-B)机载端的民航飞机视作传感器,利用ADS-B下行数据实施风场反演是近年来新颖的风场探测手段之一。现有的反演算法在飞机小角度转弯情况下存在精度不高的问题；大面积空间风场重建也对风场探测提出了新的挑战。针对上述问题,本文利用数据的几何结构和Kullback-Leibler Divergence(KLD)采样对粒子滤波(Particle Filter,PF)算法进行改进,该算法通过结合ADS-B数据对航线上的固定位置不同高度层上风矢量进行反演,构造垂直风廓线,并与欧洲中期天气预报中心气象数据作对比,验证算法了可行性与准确性；最后,利用气象粒子(Meteo-Particle,MP)模型对航线外大面积的风矢量进行估计。实验结果表明,该方法能够反映真实的风场。     

开阔区域ADS-B地面站信号覆盖仿真分析

研究地面站信号覆盖范围的优化问题,可提高改善广播式自动相关监视(ADS-B)系统的实际监视能力。为提高ADS-B系统的选址性能,提出一种针对开阔区域ADS-B地面站信号覆盖分析方法:首先采用二径模型模拟地空通信链路信道,仿真在视距条件下主反射波与直射波的干涉现象;其次设计符合ADS-B规范标准的天线,计算信号在自由空间的辐射距离;然后结合由地物遮挡引起的视线截止距离;最后以天津机场为例进行研究和分析,与其它算法比较用实际数据对预测范围进行验证。实验结果表明,开阔区域地表反射是影响地面站覆盖的关键因素,二径模型可以准确模拟信号衰减,上述方法为ADS-B系统选址提供理论支持。     

联合ADS-B的最小二乘雷达系统误差估计方法

为了解决两坐标雷达系统误差估计问题,提出一种联合ADS-B的最小二乘雷达系统误差估计方法.提出方法首先将ADS-B量测从地理坐标系转换到雷达局部直角坐标系,建立统一的配准空间;其次以雷达航迹的采样时间为基准,对ADS-B航迹进行插值,构造新的ADS-B航迹;然后采用直线拟合算法分别计算雷达航迹和ADS-B航迹的直线方程,并计算两条直线的夹角,再利用该夹角补偿雷达航迹的航向角数据;最后采用最小二乘算法估计雷达系统误差.实测数据实验结果表明,与传统直线拟合方法和最小二乘方法相比,提出方法能够更有效地估计雷达系统误差;经过提出方法配准处理后,雷达航迹数据的平均斜距离误差和方位角误差分别降低71.7%和52.7%.     

基于ADS-B和WEB的雷达精度分析系统

为便捷的解决雷达精度标定问题,本文介绍了一种基于广播式自动相关监视系统（ADS-B）的雷达精度准实时分析系统。针对民航航迹用于雷达动态精度分析的可行性,从ADS-B数据率、位置精度、最大可接收距离等多个方面进行了探讨,并搭建原理样机在高精度雷达上进行了验证、标定。最后基于WEB架构设计了雷达精度实时分析系统,系统在某中远程雷达上进行多个批次测试,结果表明该方法有效且可行。     

ADS-B与TCAS II数据融合算法研究

面对空中交通密度越来越大,TCAS II在实际应用中暴露出的虚警和不必要告警等问题愈加明显。为了提供可靠连续的监视信息,提高防撞系统的性能,给出了一种ADS-B与TCAS II组合监视数据融合算法。该算法首先建立了飞机状态空间模型,并分析了ADS-B和TCAS II数据内容和特点,然后研究了数据融合前需要解决的关键问题,利用Kalman滤波器对数据进行处理,采用了在线性最小方差意义下的按标量加权最优信息融合准则和算法对数据进行融合。对该算法进行仿真,结果表明融合后的数据估计误差比任何一个传感器单独估计的误差都要小,说明该算法能够得到较高精度的数据,有效增强了防撞系统的性能。     

ADS-B信号交织概率仿真与分析

ADS-B技术自应用之初就面临与二次雷达应答信号的同频交织问题.针对ADS-B信号交织概率估计问题,在假定ADS-B信号与二次雷达应答信号在单位时间内随机到达某ADS-B地面接收站的条件下,通过仿真得到ADS-B信号交织概率的数值解.在适应离散随机事件求解概率问题的经典泊松分布和二项分布数学模型的框架下对数值解进行分析,得到两种数学模型中关键参数的表达式,并相互印证其正确性,从而获得基于数学模型的ADS-B信号交织概率的估计算法.     

星基ADS-B虚假目标验证方法

针对传统ADS-B用于对新型军民航空器的监视存在的时空局限性问题，提出了星基ADS-B系统。该系统首先利用合理的卫星构架，让目标被2个以上卫星覆盖，通过卫星内置GNSS实现时间同步，对接收的信号实时译码得到ADS-B报文并传入地面数据中心，解决了监视空域覆盖范围不足的问题；其次，地面数据中心进行位置解析和航迹生成的过程，不同的卫星下传同一条报文开展TDOA计算得到目标位置信息，然后进行比较确认有效信息，解决了ADS-B监视系统可能得到虚假目标的问题。实验结果表明，在复杂的连续飞行航班及其目标信息确认高要求的情况下，结合卫星构架，利用信号TDOA计算，在一定的误差范围内，对星基ADS-B目标真实性和有效性验证是有效的。     

一种基于ADS-B信息的冲突告警算法

为了解决飞行流量持续快速增长导致的飞行安全问题,给出一种基于ADS-B信息的冲突告警算法。该算法的目的在于发现终端区或机场附近可能存在的飞行冲突,为飞行员采取避让措施提供足够的时间。算法主要由2个模型构成：第1个模型是飞行冲突区域划分模型,该模型包含保护空域(PAZ)和冲突空域(CAZ)2个区域;第2个模型是飞行冲突探测模型,该模型首先对冲突目标初选,然后对有可能发生飞行冲突的飞机从竖直和水平2个方向进行冲突探测并根据探测结果发出相应的告警信息。经大量的Monte-Carlo仿真实验表明该算法性能良好,能及时有效地发现飞行冲突,对确保终端区或者机场附近的安全有着重要意义。     

民航ADS-B地面站部署优化仿真研究

研究民用航空广播式自动相关监视系统的地面站部署优化问题.首先分析了ADS-B无线电信号传输的最大作用距离和ADS-B四等园地面站覆盖模型算法.然而布设站点需考虑站点周围实际地形所引起的信号遮蔽效应,所以利用GIS中的可视域分析算法和DEM数据来仿真实现布设地面站点后的覆盖范围.在不能达到全覆盖的情况下,调整预设站点位置重新分析覆盖范围.并以中国东北区域为例给出仿真分析步骤,计算出覆盖该区域不同飞行高度层的地面站数量及其布局.仿真结果表明,利用该区域覆盖模型及地形可视域分析方法可以得出某地区地面站的部署并实现对不同飞行高度层的区域覆盖.利于在实际工作中统筹布点和规划进程.     

基于ADS-B和RTL-SDR的空中交通监视系统

介绍了ADS-B技术和1090ES数据链并分析了其报文格式,继而介绍了软件无线电技术和RTL-SDR技术。将ADS-B和RTL-SDR技术相结合,搭建了一个涵盖硬件和软件的监控系统,详细描述了系统的组成和实现,并对系统的接收天线进行了设计和改进,用大量的实验数据验证了改进的效果。该监控系统可以较好地达到监控目的,实现成本低,可以作为相关领域技术研究的试验及测试系统,如果加以完善,甚至可以应用到专业领域。     

基于BDS/GPS的ADS-B信号源的研究

针对目前ADS-B空中位置信息来自GPS单模定位,将BDS/GPS双星联合定位技术应用于ADS-B中,验证北斗导航的完好性.以ARM公司Cortex-M3框架的芯片作为核心处理器,以BDS/GPS联合定位的经纬度信息为位置数据源,预留飞机高度等信息的接口,经过精简的CPR编码及快速CRC校验编码,生成ADS-B的空中位置报文,并对报文按格式编制,产生信号波形.在没有遮挡的情况下,可以稳定地解算出更加精确的位置信息,并实时编码产生ADS-B波形,证明了北斗卫星导航系统应用于ADS-B中的完好性.     

ADS-B信息的球状模型飞行冲突探测算法

随着空中飞行流量日趋增大,飞行器自由飞行过程中发生碰撞的可能性也越来越大,针对飞行器周围空域进行合理划分,给出了一种基于ADS-B信息的球状模型飞行冲突探测算法.该算法结合ADS-B的原理和特点,运用球状模型取代圆柱体模型对飞行器周围空域进行建模,然后进行冲突目标初选,对可能发生冲突飞行器的位置、航迹交叉点、距离进行计算并预估到达时间,与门限值比较判断能否发生碰撞,最后,对算法进行仿真.结果验证:算法能够更准确并且快速地完成冲突探测,并对驾驶员发出冲突告警,对防止飞行冲突的发生具有积极作用.     

基于GNU Radio的ADS-B信号收发系统设计

针对高集成度ADS-B系统不易开展创新性研究的问题,基于软件无线电设计了一套ADS-B信号收发系统。首先以可修改形式实现ADS-B报文编码、基带信号生成、前导脉冲检测、信号解调以及ADS-B信息解码等自定义GNU Radio模块的编写;然后创建ADS-B发射机和接收机流图,驱动硬件外设HackRF实现ADS-B信号的发射与接收;最后通过实验对各模块功能及数据接口进行测试。实验结果表明,该系统设计方案可行,ADS-B信号格式及报文广播速率符合Do-260B标准,且ADS-B接收机接收灵敏度为-68dBm,信号检测率达89%。