基于ADS-B的飞机防撞算法

面对飞行流量持续快速增长,民航空域资源日益短缺,对冲突飞机进行有效的解脱,是避免飞机间发生碰撞的关键技术。对飞机保护区域进行合理建模,给出一种基于广播式自动相关监视（ADS．B）技术的冲突解脱算法,该算法有效利用ADS．B的数据精度高、更新快的特点,从水平方向上给出“保向变速”与“保速变向”两类解脱策略,从垂直方向上给出“爬升”和“下降”两种解脱策略。把飞机的水平速度、航向和垂直速度作为控制变量,通过计算冲突解脱的边界条件获得控制变量转换时间,从而找到可行的解脱方法。仿真结果表明,对于同一飞行冲突情形,并不是所有的冲突解脱策略都是可行的,但是对于可行的冲突解脱策略,需要由飞行员根据当时的具体情况去决定哪种解脱方式是最优的。     

ADS-BINCPR编解码仿真及同频干扰研究

1090ES广播式自动相关监视（ADS—B）是国际民航组织（ICAO）推荐的一种监视模式。给出了ADS—B对目标飞机位置进行简洁位置报告（CPR）编解码的算法机理,仿真实现了报文收发的过程,并对收发的数据偏差进行了统计。同时,本文还通过建立接收模型,模拟仿真了二次雷达（SSR）A／C模式和S模式干扰信号以及本机接收距离对成功接收ADS．B报文的影响。研究结果表明,CPR算法对目标飞机位置编解码具有很高的有效性和准确性,减少同频干扰数以及缩短目标飞机和本机之间的距离,都能有效提高成功接收报文的概率。     

云计算中基于认证数据结构的数据外包认证模型

利用认证数据结构(ADS,authenticated data structures)的安全特性,分析并设计了面向云计算的基于ADS的数据外包认证模型,给出了模型的形式化定义、数据查询认证协议与数据更新认证协议;对ADS在模型实际应用时遇到的关键问题进行分析,设计了扩展数据一致性证据生成算法和扩展验证算法,从而实现了ADS在模型中的有效融入。最后从安全性和效率两方面对模型的性能进行分析比较,结果表明模型以较高效率实现了数据的正确性与一致性认证。     

基于回波模型多径效应对航向信标系统的影响研究

自从飞行器问世以来,起飞和降落都是飞行全过程中最为关键的阶段。据统计数据显示,在出现航空公司并且定期航班后,飞行事故的数量就开始持续增长。特别是在飞机的着陆阶段,在这个阶段出现问题大概占事故总数的55%。应该怎样利用导航设备去保证飞机在夜间和恶劣的天气的外界条件下安全飞行和降落成为民航领域的重要课题。     

基于气压表/GPS的数据融合算法研究

为确保飞机精确飞越预定点上空并具备精密进场着陆引导能力,引入了一种提高垂直方向定位精度的气压表/GPS数据融合算法.该算法利用Kalman滤波实现了气压高度表/GPS的数据融合.借助于飞机的运动矢量模型、GPS定位误差模型建立了气压表/GPS组合导航系统自适应联合Kalman滤波的数学模型,给出了该数据融合算法的详细推导过程.仿真结果表明,所设计的算法在改善垂直方向上的定位精度以及在实时性、适应性等方面都有很好的效果,提高了飞机在进近飞行阶段的安全性和可靠性,能满足民用航空的进场着陆引导要求.     

四旋翼无人机斜面降落系统设计

对于复杂环境下四旋翼无人机(UAV)在斜面上完成精准降落,提出了一种新颖的系统框架。通过带有板载大疆Manifold,视觉传感器guidance的四旋翼无人机实现斜面平稳降落。采用比例—积分—微分(PID)控制方法对无人机的自主降落控制算法进行了优化,Manifold对获取的导航数据进行实时计算,四旋翼无人机可以精准到达降落点上空。提出通过代价函数筛选四旋翼无人机平台大疆(DJI) M100采集的数据,并采用反向补偿算法完成了在斜面上的精准降落。实验结果表明,所提算法能够有效保持四旋翼飞机在飞行时的位姿稳定,并能在斜面上精准降落。     

小型飞行器通信系统电磁兼容分析

文中针对小型飞行器中通信设备的电磁兼容性问题,以机载UHF波段电台对S波段接收机的干扰作用为研究方向,通过建立基于ADS射频仿真平台的S波段接收机射频前端仿真电磁模型,并进行模型的仿真和优化,通过修改UHF电台载波频率,能够抑制电台高次谐波干扰,并与实测数据进行对比验证所建模型的有效性和准确性。     

多路数据循环采集系统设计

Cygnal 单片机C8051F020速度高、数字外设丰富,本文主要讲述如何使用这款单片机的SPI数字串行接口控制模数转换芯片ADS1256,实现多路模拟数据循环采集的方法,阐明了应用ADS1256 器件的方法以及控制过程中需要注意的问题,给Cygnal 单片机和ADS1256 及同类型芯片的使用者提供参考。     

具有虚拟领导的Flocking聚类算法

该文提出一种改进的带虚拟领导的Flocking模型,并基于此模型开发了一种数据聚类算法。在此算法中,数据集中的数据点被考虑为可以在空间中移动的Agent,并且根据改进的模型,生成有权无向图。然后从数据集中选定一组虚拟领导,每个数据点与其中个虚拟领导建立连接。所有与这个数据点有连接的邻居,都通过一个势函数产生场,对这个数据点进行作用,此数据点将沿着所有场矢量叠加的方向移动一段距离。算法中,虚拟领导的加入有效减少了数据点,特别是邻居较少的数据点向某个中心收敛的时间。在所有数据点不断受到作用而移动的过程中,同类的数据点就会逐渐地聚集到一起,而不同类的数据点则相互远离,最后自动形成聚类。此算法的实验结果表明,数据点能合理有效地被聚类,并且算法具有较快的收敛速度,同时,与其他算法对比也验证了此算法的有效性。     

基于航空卫星通信的飞行监视数据的处理

基于航空卫星通信的飞行监视,即自动相关监视(ADS)是航空卫星移动业务(AMSS)通信的新应用领域,是建立在航空卫星通信基础上的一种新飞行监视技术。本文介绍了ADS的定义,基本ADS报告信息电文的组成及各部分的含义。文中着重阐述将所收到的ADS数据进行处理,并以直观易懂的表格及图象形式显示出来,这样,便可以确切地知道飞机的四维位置(纬度、经度、高度和时间)。     

基于TDOA/TSOA的ADS-B虚假信号检测技术研究

广播式自动相关监视(ADS-B)开放式监视构架的特点使其面临易受人为虚假欺骗的安全性挑战。本文设置多个ADS-B基站,利用ADS-B信号的到达时间差(TDOA)与到达时间和(TSOA)对飞机实际位置进行多点定位,与ADS-B信号解码所得位置信息进行比对,从而剔除虚假飞机目标。首先实现ADS-B基站间的时间同步,建立基于TDOA/TSOA的定位模型与算法,给出了利用Friedlander算法获取初值的改进的Taylor级数算法以获取飞机位置。运用蒙特卡洛方法进行了四基站和五基站的仿真实验,结果表明,与现有Taylor级数算法相比,改进算法能提供更精确的飞机位置,并且五基站的定位性能要优于四基站的定位性能。     

ADS-B Data Authentication Based on ECC and X.509 Certificate

An automatic dependent surveillancebroadcast(ADS-B) system has serious security problems,and the data can be spoofed during broadcasting precise position information of aircraft.A solution of the ADS-B system data authentication based on the elliptic curve cipher(ECC) and X.509 certificate is proposed.It can avoid the key distribution problem by using the symmetric key algorithm and prevent the ADS-B data from being spoofed thoroughly.Experimental test results show that the solution is valid and appropriate in ADS-B universal access transceiver(UAT) mode.     

基于ADS-B趋势信息的民航飞机跟踪算法

为了有效提高飞机的跟踪精度,获得准确的飞机监视信息,针对民航飞机运行 的特点以及ADS-B信息的特征,充分利用ADS-B趋势信息报告和当前统计模型的优点,提出了 一 种基于ADS-B趋势信息的当前统计模型改进算法。该算法能够将直线运动和转弯机动飞行中 的跟踪误差都稳定在60 m左右,证明了该算法适用于所有飞行阶段,提高了当前统计模 型跟踪算法的精度和适用性。     

基于北斗RDSS的监视数据传输技术研究

为了实现通用航空器的监视数据在空-地之间的有效传输,完成地面监管人员对低空空域航空器的运行监控,文中综合利用ADS-B技术、数据压缩算法及北斗短报文技术,首先对在1090ES数据链上传输的ADS-B消息进行压缩,然后将较大压缩包分包处理以及添加包头控制符,最后基于北斗短报文传输协议格式封装监视数据压缩包后将其调制发出,并且在接收报文端添加接收成功/丢包反馈响应,在发送端添加丢失补发操作,进一步提高北斗短报文数据传输可靠性,尤其在ADS-B地面站接收覆盖不到的区域,对通用航空器的运行监视数据传输提供一个可靠的方案。     

基于逆向定位技术的ADS-B电文真实性检测方法

针对广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B）技术易受电子欺骗的问题,探索单个ADS-B地面站独立实现ADS-B电文真伪识别的方法。基于位置验证的思想,利用ADS-B电文的接收时刻及电文中的航空器位置信息,对ADS-B地面站进行逆向定位。通过检测定位误差的大小实现对电文真实性的检测。仿真结果表明,虚拟报文将无法构建正确的航空器报告点与ADS-B地面站时空关系,从而可以利用逆向定位误差的大小检测出电文的真伪。检测逆向定位ADS-B地面站的误差大小可以实现对ADS-B电文真实性的判别。      

ADS-B技术在通用航空避撞系统中应用研究

分析了 ADS-B 技术及其在运输航空监视管理系统、通用航空监视管理系统、无人机监视管理系统和避撞系统中应用情况。分析了构建通用航空避撞系统的必要性和构建基于 ADS-B 的通用航空避撞系统的可行性及其优势;研究表明基于 ADS-B 技术的通用航空避撞系统是非常符合我国通用航空特点和需求,在性能上较 TCAS 会有更多优势,除了用于通用航空飞机自身相互避撞外,还可实现通用航空飞机与无人机、运输航空飞机以及地面建筑物和障碍物的避撞。基于 ADS-B 技术对通用航空避撞系统总体构建,包括硬件部分、软件部分、数据部分和通用航空避撞系统规划。     

通用航空的多目标航迹模拟

在飞机冲突检测算法研究中,如何方便而又逼真的模拟冲突场景是需要解决的一个重要的问题。本文提出了一种基于通用航空飞机运动模型建立的多目标航迹生成方法。首先,基于通用航空飞机的性能参数与飞机运动模型描绘出各个飞行阶段的单个目标航迹,并构造三次B样条曲线插值于各分段航迹转折处,使单个目标航迹连贯而平滑。其次,参考FAA发布的DO-317文件中定义的典型冲突情况,生成多目标航迹,并设计出若干种冲突场景,为各种情况下的冲突解脱算法提供了理论验证基础。最后,将仿真场景应用到ADS-B IN应用仿真软件（AIAS）中,实验证明可以有效的检测出冲突检测算法的正确性。仿真软件以C#编程实现。      

基于累加分类的ADS-B交织信号处理方法

广播式自动相关监视作为国际民航组织主推的监视技术,越来越多的飞行器配备了ADS-B收发设备,此外,介于ADS-B信号的广播体制以及空域流量的不断增加,不同的ADS-B信号之间将会发生交织,这种情况同样也会发生在直达信号与多径信号之间;以上两种情况均会给ADS-B信号的解码带来严重影响,相应地会造成信息的错误读取或丢失。本文提出了一种单天线下基于累加判决的解交织算法:首先通过单天线下的有效脉冲位置检测以及基于希尔伯特变换的交织检测分别获得信号的起始位置以及信号交织位置,进而得到两条信号之间的相对时延,从而对数据进行累加并利用K-means方法进行分类,最终得到比特位判决结果以实现交织信号分离。      

基于多链路通信的通用航空地面监控系统设计

针对国内通用航空通信手段单一、活动目标监视数据匮乏的问题,提出了一种基于广播式自动相关监视（ ADS-B)链路、“北斗”链路、移动通信链路的多链路通用航空（通航)通信监视系统。通航地面监控系统作为该系统中重要组成之一,承担着多链路数据接收、通航飞机信息处理和收集、航空器冲突检测、通航飞机信息智能分发等重要工作。考虑到地面对通航飞机飞行轨迹的无缝、及时、精确、连续的监视需求,提出了一种多链路自动切换与融合技术。通航机场现场测试证明：通航地面监控系统能够快速有效地处理3种链路数据,为通航用户提供实时、连续、无缝的通航飞机监视服务。