基于FlightGear的A-SMGCS场面活动三维仿真

针对A-SMGCS系统场面活动三维仿真问题,提出一种以开源模拟飞行器FlightGear为场景仿真平台,以实时ADS-B监视数据为驱动,以Linux为操作平台的机场场面活动三维仿真系统设计新方法。仿真系统按照实际机场模型进行机场布局设计,飞机、航站楼、塔台三维建模,地形数据生成,对真实机场环境进行了完整建模。由于ADS-B监视数据缺少飞机姿态信息,提出一种根据位置数据推算出姿态信息的新方法。首先把ADS-B监视数据进行航迹卡尔曼滤波,然后根据飞机前后两个位置的空间连线矢量计算飞行姿态。通过FlightGear多机网络数据接口导入飞机定位数据与姿态数据驱动飞机模型运动,实现了对飞机运动的六自由度仿真。仿真结果表明,该系统能逼真、准确再现真实机场飞机实时活动情况。由于完全基于开源软件设计,该系统低成本实现了对场面活动的实时三维仿真。     

ADS-B监视下的场面冲突检测算法研究

ADS-B是国际民航组织推荐使用的一种重要监视技术,可用于航路和场面监视。本文提出一种基于ADS-B高精度监视数据下的场面短期冲突检测算法,通过对场面冲突场景分析,采用区域划分进行跑道入侵检测和计算两机之间的预计冲突时间和距离进行停机坪和滑行道冲突检测,最后通过场面冲突检测仿真程序验证了算法的有效性。     

ADS-B时间延迟对ADS-B/WAM数据关联的影响研究

针对广播式自动相关监视(ADS-B)报文的时间延迟对ADS-B/广域多点相关(WAM)数据关联跟踪精度的影响问题,在ADS-B时间延迟条件下对最近邻数据关联(NNDA)和概率数据关联(PDA)两种经典的数据关联方法的跟踪性能进行比较分析。采用MATLAB仿真计算存在ADS-B时间延迟时,ADS-B报告位置与跟踪预测值的平均马氏距离及关联结果的位置误差均方根,对比两种数据关联方法在上述两个统计平均值的关系。分析结果表明：存在ADS-B时间延迟时,PDA方法在跟踪误差和稳健性上优于NNDA方法,同时ADS-B时间延迟会增加跟踪测量误差。     

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。     

TCP连接往返时延的被动测量算法实验验证

引用了一种应用于宽带网络环境的被动式环回时间（RTT）测量算法,用于对传输控制协议（TCP）的报文环回时间进行估计。该算法通过估计同一轮次报文的发送间隔来挑选相邻2个发送轮次之间的间隙,进而估算出TCP的报文环回时间,该方法的测量对象和测量结果更加具有网络管理意义,能够在不同的TCP行为模式中获得更多的测量采样并显著提高测量成功率。文中通过设计实验,设计程序分析所得的测量值与实际所得的RTT比较,验证该算法的有效性。     

机场地面飞机自动监视车载装置的设计与研究

为了有效地降低机场特种车辆与地面飞机存在的严重危险（如碰撞、气流冲击和损坏等）,采用广播式自动相关监视（ADS-B）和地面飞机的ADS-B报文解析和筛选算法、监视信息（位置、航向和速度）解码算法、安全区域数据库、触摸屏图形显示算法等关键技术,设计了一个主要具有自动监视地面飞机、动态显示地面飞机安全区域图形功能的机场特种车辆车载装置,为驾驶员提供可视化图形的辅助和指示。经试验和测试表明,自动监视结果清晰、准确、有效。     

Android系统下空情仿真软件的设计与实现

传统的雷达监视手段采用询问/应答方式对目标探测。从长远来看,雷达系统自身具有很多局限性。因此,需要发展新的监视手段。广播式自动相关监视ADS-B即航空器自动广播由机载星基导航和定位系统生成的精确定位信息,地面设备和其他航空器通过航空数据链接收此信息,卫星系统、飞机以及地基系统通过高速数据链进行空天地一体化协同监视,是未来监视系统的重要组成部份和发展方向。本文实现的空情仿真系统是通过一定规律模拟飞行物信息,将这些信息根据ASTERIX CAT021协议将其封装到报文中,之后发送给指定的ADS-B站。与此同时本系统将获取的报文信息解析出相应的飞行物信息呈现在用户界面上。用户通过本系统可以监视到指定区域上飞机的运行轨迹和即时的飞行信息。     

基于ADS-B报文的航空自组网分簇算法

在大规模Ad-Hoc网络中,有效的层次架构是实现路由和资源管理的关键技术。针对航空网络中因飞机数量增加、网络规模增大而导致网络中飞机通信质量下降的问题,提出了一种基于ADS-B报文的航空Ad-Hoc网络分簇算法。该算法利用ADS-B报文提供的飞机速度、位置信息、连同节点度,进行簇的形成和维护。设计了大量的仿真实验,结果表明该算法可以减少簇的个数和节点切换率,从而有效提高了簇的稳定性和航空通信的效率。     

TCAS Ⅱ与ADS-B数据融合新算法

针对空中交通流量越来越大,TCAS Ⅱ无法满足日益增长的防撞需求,提出了根据估计误差协方差最大特征值加权的数据融合算法.该算法首先分析TCAS Ⅱ和ADS-B的原理和特点,阐述了结合ADS-B优势发展组合监视的必要性,重点介绍组合监视区域,采用Kalman滤波对飞机进行目标跟踪,对局部滤波得到的航迹进行加权融合,得到最优估计,对算法进行仿真,结果验证该算法能够得到较高精度数据,黾高监视能力,增强防撞性能.     

求解机场终端区飞机着陆调度问题的遗传算法

空中管制员需为到达的飞机安排跑道并计算着陆时间,以飞机空中延误最小为出发点研究了多跑道的飞机着陆调度问题,约束条件为每架飞机的着陆时间应落在规定的时间窗内及相邻两架飞机应满足最小时间间隔。针对该问题设计了一种遗传算法对问题进行求解,其中染色体由飞机排序链表和跑道链表组成,相应的交叉和变异算子也做了改进设计。仿真实验用数据库OR-Library中的实例验证了该算法的有效性。     

NLOS环境下TDOA/AOA混合定位算法研究

在CDMA的网络环境下,TDOA/AOA混合定位算法能够比Chan算法有较高的定位精度。然而随着AOA测量误差精度的下降,定位精度逐渐下降,甚至低于Chan算法的定位精度。本文在传统的TDOA/AOA混合定位算法加入校正因子,通过逐步迭代的方法,逐渐消除NLOS对TDOA测量值的影响,从而获得比传统TDOA/AOA混合定位算法更高的定位精度。仿真表明：在各种环境下,特别是非视距环境下该方法能够显著提高定位的精度,并且运算量增加较少。     

Estimation fusion with radar and ADS-B for air traffic surveillance

The surveillance sensor that has been mainly used for target tracking in air traffic control (ATC) environment is radar. The automatic dependent surveillance — broadcasting (ADS-B), which is based on the technologies of global navigation satellite systems, is recently participating in ATC systems. Although ADS-B provides more accurate measurements than does radar, it needs careful considerations for the application of the ATC systems. This is due to the fact that the reliability of ADS-B measurements is dependent upon each aircraft whereas that of radar is not. This study proposes a system for the estimation fusion of multiple heterogeneous sensors, which includes radar and ADS-B, whose measurements and sensor characteristics are different from one another. A centralized fusion architecture based on three-dimensional earth-centered earth-fixed (ECEF) common coordinate system is adopted to process the data received asynchronously from multiple heterogeneous sensors. In case of the ADS-B, the validity of the sensor data for each aircraft is checked using not only the accuracy and integrity information of the aircraft, but also a comparison of the ADS-B data with the radar data. This study also proposes variable-sized measurement vectors and matrices for the tracking filter in order to dynamically reflect the availability of the additional measurements from the downlinked aircraft parameters (DAP) which can be obtained from mode-S radar and ADS-B. The simulation results indicate that the proposed fusion system can improve the tracking performance with the advantages of different types of surveillance sensors.     

改进的无线传感器网络到达时间定位算法

针对无线信道环境的复杂性和传感器节点的特点,提出一种改进的无线传感器网络到达时间定位算法。该算法无需额外的硬件支持,以接收节点回复时间信息的方式消除时间同步的要求,采用多次测量结果取平均的方式削弱随机噪声的影响。仿真结果证明,该算法定位精度高,实用性较好。     

CDMA网络中TSOA／AOA定位跟踪技术

为研制基于CDMA网络的新型定位系统,提出一种新的到达时间之和（TSOA）／到达角（AOA）定位技术,它利用信号TSOA与AOA实现移动台的定位。为研究高精度实时定位算法,建立TSOA／AOA混合定位的数学模型,推导基于扩展卡尔曼滤波器的定位算法,通过仿真验证其可行性。     

OFDM系统中基于BP神经网络的定位算法

为了减小正交频分复用(OFDM)系统中多径干扰对定位精度的影响,提出一种基于后向传播(BP)神经网络的定位算法。该算法采用多重信号分类(MUSIC)算法估计OFDM信号首径的到达时间(TOA),再计算出到达时间差(TDOA),然后利用BP神经网络对其进行修正,最后使用Chan算法确定移动台的位置。在多径环境下对算法进行仿真,仿真结果表明该算法能够有效地降低多径干扰的影响,性能优于最小二乘(LS)算法、Chan算法和泰勒算法。     

基于时间反演的到达时间定位

针对传统算法在室内超宽带（UWB）到达时间（TOA）定位系统里很难准确搜寻出第一条直射路径,从而导致定位精度不高的问题,提出了基于时间反演（TR）的TOA室内UWB定位算法。首先,利用TR处理的空时聚焦特性确定第一条直射路径,从而估计这条路径的TOA;其次,通过加权最小二乘（WLS）定位算法对不同的估计分量赋予相应的权值以提高定位精度。仿真结果表明,相较传统TOA定位,所提方案在低信噪比条件下的均方根误差（RMSE）减小了28.6%,可见该方案有效提升了系统定位精度。     

利用核局部保持映射分析到达时间定位问题

为降低测距误差对定位精度的影响,提出了一种基于核局部保持映射(KLPP)的定位算法。该算法以节点间的传输时间向量为输入,借助能够体现网络拓扑结构局部信息的核局部保持映射进行建模。仿真结果表明:基于KLPP的定位算法与传统基于核函数主成分分析(KPCA)的定位算法相比,在解决TOA定位问题时具有较高的定位精度,在复杂环境下能更有效地降低测量误差对TOA定位精度的影响。     

星基ADS-B监视性能评估软件设计与实现

星基ADS-B是实现广域范围内航空器监视的重要技术手段.为解决星基ADS-B系统监视性能指标评测问题,设计实现了星基ADS-B监视性能评估软件.阐述监视性能评估技术指标及评估方法,介绍了星基ADS-B监视性能评估软件的总体架构,详细叙述了数据接入与处理模块、航迹显示模块及监视性能评估模块的设计思路.利用天拓实验卫星数据...     

基于改进双向测距到达时间差定位算法的超宽带定位系统

针对传统无线定位技术在室内定位精度不高的问题,设计实现了一种基于超宽带（UWB）技术的室内定位系统。首先,提出了定位服务器与移动端APP实时交互的系统结构,解决室内移动人员自主定位与导航的问题。其次,在双向测距（TWR）算法中增加一条无线电信息以减小时钟偏移引起的测距误差,从而提高算法性能。最后,将通过到达时间差（TDOA）定位算法得到的双曲面方程组进行线性化处理后结合Jacobi迭代法完成求解,避免了使用标准TDOA定位算法难以直接解算的情况。经测试,该系统在楼道房间等场景中能稳定工作且定位误差控制在30 cm以内,相比基于WiFi、蓝牙等技术的定位系统在定位精度上提高了10倍左右,能够满足在复杂室内环境中的精确移动定位需求。