宽带数字阵列雷达通道固定时延误差估计技术的研究

为解决宽带数字阵列雷达通道固定时延误差导致的数字波束成形性能下降问题,提出一种基于最大似然估计和抛物线插值的通道固定时延误差估计方法。该方法首先通过基带发射信号和包含未知时延参量的基带接收信号的相关积分后信号的峰值点估计通道固定时延整数部分;然后利用峰值点及其相邻两点进行抛物线插值完成通道固定时延小数部分估计;最后计算多通道固定时延误差,并完成各通道固定时延误差的补偿。仿真结果表明,该方法能够在赛灵思的xcku115平台下,实现宽带数字阵列雷达的多通道固定时延误差估计,并且在输入信号信噪比为10~30 dB的情况下,估计精度能够达到0.001~0.014倍采样间隔,可以满足工程的实际应用要求,提高宽带数字阵列雷达中数字波束成形的性能。

多点定位混叠信号的盲分离

将盲分离算法应用到多点定位系统的抗干扰处理中,介绍了对多点定位的干扰形式和混叠情况,分析了分离混叠信号的物理依据和相应的方法,阐述了盲分离算法的原理和白化方法。采用盲分离领域的快速固定点算法分离和重构信号,结合多点定位系统的特点作了相应改进,给出了详细的步骤。仿真结果表明,快速固定点算法能够有效分离多点定位系统的S模式混叠信号,获得了较高的成功率。

非均匀子带划分的宽带数字阵通道均衡算法

针对通道严重失配情况下,(加权)最小二乘法的频域均衡性能恶化和均匀子带分解的频域均衡占用过多硬件资源的问题,提出一种根据均衡滤波器的幅频特性非均匀划分频带实现均衡的方法。首先,根据幅度改善因子的大小来调整幅度划分的区间;然后,合并频点数小于滤波器阶数的相邻幅度区间,并求出对应的频带;最后,在非均匀划分的频带上实现信号的滤波补偿、合成。仿真结果表明,在通道严重失配情况下,相比均匀子带划分频域均衡方法,所提方法在幅度和相位改善因子上分别提高了8.68 dB和8.58 dB,在滤波器组数和阶数上分别降低了6组和8阶,可以提高子带频域均衡算法的硬件可实现性,改善宽带数字阵列雷达中脉冲压缩和数字波束形成的性能,增强雷达探测能力。

ADS-B接收机自动测试系统的设计与实现

为实现广播式自动相关监视(ADS-B)接收机性能参数自动测试,开发设计了ADS-B接收机的自动测试系统。系统由ADS-B射频信号生成和上位机组成,采用了现场可编程门阵列(FPGA)和单片机MSP430实现ADS-B射频信号的生成;采用C#语言编写上位机程序,实现了对接收机灵敏度和接收机带宽等关键技术指标的自动测试。最后,搭建了某款ADS-B接收机的测试系统。测试结果表明,该系统测试效率高,运行稳定且易操作,可满足对ADS-B接收机的性能测试与故障检查需要。

多点定位中A/C模式混叠信号的时域分离算法

多点定位是空中交通管制的新兴技术,抗干扰技术是多点定位系统走向实用的关键。针对多个目标发射信号的混叠问题,在分析A/C模式混叠信号时域特征和规律的基础上,定义了脉冲重叠度和脉冲描述字,并将混叠信号的分离归结为其子脉冲的分离和归位。再根据混叠子脉冲的脉宽、幅度、相位等特征,提出了混叠子脉冲的分离方法,进而实现了整个A/C模式脉冲串的解混叠。仿真验证了算法的有效性。

北斗RDSS应用于通航空管的机遇与挑战

通航空管已成为制约我国通航产业发展的一个重要因素,迫切需要开发适合通航应用的空管系统。针对通航飞行高度低、飞行器种类繁多、飞行区域复杂多变等特点,结合目前民航和通航空管的发展现状与需求,提出了将北斗RDSS应用于通航空管的设想,并给出了北斗RDSS应用于通航空管的基本架构,重点分析RDSS应用于通航空管具备的优势和面临的挑战,为下一步的系统建设提供了思路。

基于TCASⅡ和ADS-B的组合监视防撞系统研究

为了有效地保持空中运行航空器的最小安全间隔和增加空域容量,急需发展独立可靠的空空监视和冲突检测与防撞系统。提出一种集合TCASⅡ和ADS-B技术的组合监视防撞系统,它以TCASⅡ为基础,将ADS-B信息和TCASⅡ信息融合送入TCASⅡ决策单元,提供机载监视、冲突检测和决策信息;同时以基于当前统计模型的卡尔曼滤波算法为基础,针对该系统提出了一种最优数据融合估计算法。最后通过一个仿真实例验证了该组合监视数据融合算法在提高目标跟踪精度上的有效性。该方法增加了机载监视范围,提高了冲突检测精度,增强了防撞功能。

一种ADS-B报头互相关检测方法

广播式自动相关监视(ADS-B)报头检测方法的优劣直接决定着接收机的性能。为了解决脉冲匹配检测方法受脉冲能量影响较大的不足,提出了一种基带归一化的互相关报头检测方法。首先将基带信号根据动态门限进行归一化,然后将其与标准报头作互相关,最后通过相关峰检测来判定信号的存在和到达时间。与主流基于脉冲位置和上升沿的检测方法相比,该方法隐含地利用了脉冲位置、上升沿、下降沿、脉冲宽度、非脉冲区等多个信息用于检测报头,且无需进行下行格式(DF)认证。仿真结果表明:该方法在信噪比大于2 d B时检测性能略优,在信噪比小于2 d B时检测性能与主流检测方法相差1 d B。在实际接收实验中,以该方法为基础的信号接收效果良好,在视距内可以形成稳定连续的航迹,证明了该方法的实用性。

民航空管陆基导航保障体系的复杂网络模型

考虑民航空管导航设备之间的动态业务关联,将导航设备抽象为复杂网络节点,将存在航班通行的空管航路抽象为网络边,并基于导航设备之间航路上的飞行量来设计网络边权值,由此得到的复杂网络模型不仅能够反映各导航设备之间的拓扑连接关系,而且能够反映整个体系的航班保障特性。进一步综合航班流在空管航路的运行以及导航设备可靠度等因素,给出导航保障体系复杂网络模型的节点/边权值、度值等基本网络参数计算方法,以及加权的度度相关性、簇度相关性等关联特征参数计算方法。以民航成都、昆明、贵阳3个高空管制区为例,验证了所给模型构建方法的可行性。

一种ADS-B和多雷达数据融合方案研究

分析了ADS-B和雷达数据的信息格式,提出了一种分布式的融合方法,分成两步对相关数据进行融合,提高了空管监视设施的使用范围,最终在管制员席位形成稳定连续的航迹。

基于当前统计模型的TCAS/ADS-B组合监视系统数据融合算法

比较了空中交通警戒与防撞系统(TCAS)和自动相关监视系统(ADS-B)的监视原理,构建了TCAS/ADS-B组合监视系统,对组合监视系统的监视区域进行了划分。采用当前统计模型的数据融合算法,得到了优化的TCAS局部轨迹估算和优化的ADS-B局部轨迹估算,以及优化的融合轨迹估算。仿真结果显示,最大优化融合位置误差为100 m,证明该组合监视系统可以提高目标飞机轨迹估算的准确度,从而提高TCAS的监视精度。

中国实施ADS-B监视的地面站部署分析

基于我国对ADS-B监视的发展策略,通过对影响ADS-B地面站覆盖范围因素的分析,提出了ADS-B信号在我国东部空域和西部主要航路实施单重覆盖地面站不同的部署模型,并利用该模型计算了东部空域在不同飞行高度层以上对地面站数量的要求和西部B213、B215航路高空6600m以上实现单重覆盖ADS-B地面站的部署情况。证明利用该模型对地面站进行部署,在我国东部空域和西部主要航路将实现ADS-B单重覆盖。

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15 min、25 min和45 min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10 m,满足场面监视的需要。

五站数据加权融合无源时差定位

在无源时差定位技术中,定位算法和布站形式的选择直接影响着无源定位方案能否顺利应用于实际工程并满足工程需求。通过对常用定位算法的研究分析,选择了伪逆法和总体最小二乘算法为求解方法,同时选择了有利于工程实现的五站主站升高的布站方法。五站定位选择总体最小二乘算法求解,同时对4个辅站进行分组并用伪逆法求解,最后对所有定位结果进行融合,从而解决了四站定位的无解及模糊问题,并提高了定位精度和稳定度,真实数据处理验证了其可行性及有效性。

基于飞机降落信息的ADS-B数据跟踪算法

在空中交通管制(ATC)领域,广域监视系统中的ADS-B接收机在飞机飞行方向改变时,由于其收星的数量减少导致数据率变低,并且在飞机降落过程中丢点严重。结合ADS-B数据的特点,采用两个模型分别表示飞机的匀速运动和匀加速运动状态,利用三点速度方向预测修正对地速度,并引入飞机降落的先验模型,实现在广域监视中对飞机的有效跟踪。真实数据验证了该方法可有效提高数据率和改善飞机降落过程中的跟踪效果。

机场数字波束参考接收机相位中心修正

数字波束技术带来卫星导航接收机性能改善,但其相位中心误差会引入测量数据,机场地基增强系统的数字波束参考接收机需解决该问题。从机场应用需求角度给出了波束参考接收机设计,分析了数字波束接收相位中心问题及影响,给出了相位中心修正方法。在微波暗室内建立了测试环境,开展了数字波束信号接收及相位中心修正测试。在相位中心修正的基础上,数字波束可用于增强及完好性处理。

基于1090ES的机载ADS-B设备总体设计

介绍了1090ES ADS-B系统组成和信号格式,提出了一种基于1090ES一次变频的超外差中频数字化ADS-B设备总体实现方案,包括天线、收发分机、终端分机和机内测试电路设计,计算了关键技术参数,并简述了其主要技术特征。该方案目前已在工程中得到应用,效果良好。

基于GNSS完好性的ADS-B防欺骗

为有效解决广播式自动相关监视(ADS-B)系统易被人为恶意虚假欺骗这一紧迫问题,提出了一种将全球导航卫星系统(GNSS)完好性信息与ADS-B报文完好性特征属性参数进行一致性比对的自主式防欺骗方法。设计了基于GNSS完好性信息的ADS-B自主式防欺骗算法流程,并利用ADS-B接收机接收的真实报文和模拟产生的虚假报文,对整个防欺骗过程实施了仿真实验。通过对真假ADS-B混合报文的解析,获得时间、位置和导航不确定类别(NUC)的值,根据时间和位置信息利用接收机自主完好性监视(RAIM)和高级接收机自主完好性监视(ARAIM)的完好性增强算法,获得水平保护级(HPL)的预测值,再将该预测值与NUC值进行一致性比对,从而判别ADS-B报文的真实性。仿真结果表明,提出的防欺骗方法能有效防止不含完好性信息或完好性信息与飞机位置不关联的虚假ADS-B报文的恶意欺骗,对虚假报文的识别率不会低于99%。

一种用于GLS机载设备适航验证的模拟器设计

机载设备是新一代卫星着陆系统(GBAS landing system,GLS)在民航中大规模应用的关键,而适航验证是GLS机载设备必须要解决的问题。针对该问题,文章整理分析与GLS机载设备相关的适航验证需求,提出一种符合相关适航验证规范的模拟器设计方案,构建外部环境仿真模型,并开发模拟器软件系统。对CAT I进近导引信号的生成表明所设计的模拟器可实现预期的设计目标。

场面多点定位信号处理独立性的实现

大型机场的场面多点定位(MLAT)系统具有接收站布局复杂和非视距(NLOS)传播严重的特点,为了选择最佳定位站点组合和消除NLOS对目标定位的影响,需要提供一个目标的估计位置。以往采用目标前次定位位置的方式存在将前次定位误差引入到当次目标信号处理中的缺陷。为了实现多点定位系统对目标当次信号处理的独立性,采用一种基于最优水平精度因子(HDOP)的目标位置估算方法,利用当次测量达到时间(TOA)信息,基于最优HDOP,通过快速优选、位置一致性判定和优化站点等方法,快速估计出目标当次二维位置,数据处理系统利用当次目标估计位置完成最佳站点组合选择和NLOS处理。仿真测试和机场场面真实数据测试验证了该方法的可行性,同时表明利用该方法提高了多点定位系统的定位连续性和定位精度。