ADS-B广播式自动相关监视原理及未来的发展和应用

广播式自动相关监视(ADS-B)是一种基于GPS全球卫星定位系统和地/空、空/空数据链通信的航空器运行监视技术,其中978 MHz的ADS-B技术——UAT系统在通用航空领域空管方面有广泛应用。中国民航飞行学院作为亚洲最大的飞行学院率先在亚洲应用ADS-B技术,从2005年至今,ADS-B系统累计运行超过10万飞行小时,工作稳定可靠。该系统极大地提高了飞行训练容量和飞行训练监控的能力。虽然学院应用了ADS-B技术,但只应用了它的部分功能。实际上ADS-B技术还有很多功能没有使用,如FIS-B和TIS-B功能等。利用学院现有的设备,未来ADS-B具有极大的应用空间。由于ADS-B采用TDMA和随机寻址广播技术,最大实时监控飞机多达500架。本文就ADS-B中的TDMA和随机寻址广播技术以及它未来广泛的应用前景进行粗浅的讨论。

广播式自动相关监视(ADS-B)信息在空管系统中的应用研究

广播式自动相关监视(ADS-B)具有良好的监视手段,能更准确、连续、及时地掌握飞行器的飞行动态,监视范围覆盖了从"登机门到登机门",对在低海拔、非陆地区域等无法布设传统航管雷达的区域能达到补盲作用,帮助管制人员有效地实施空中交通指挥。我国航空事业起步较晚,技术力量薄弱,论文主要对广播式自动相关监视(ADS-B)的组成、工作原理、特性做阐述,介绍利用ADS-B传感器的布设网络,进行ADS-B监视信息的处理并与原有的传统航管雷达进行融合相关,提供ADS-B监视服务。

两种ADS-B广播式自动相关监视系统的兼容

ADS-B广播式自动相关监视目前主要包括两种:1)978MHz通用访问的UAT;2)1090MHz的S模式应答机扩展电文数据链(1090ES)。1090ES系统应用于商业运输航空领域,UAT数据链主要应用于通用航空领域。1090ES对机载设备改装要求不高,可以利用现有的S模式应答机升级后实现,因此得到了运输飞机制造商的支持。UAT系统则以其机载设备简单,灵活度高和成本低而在通用航空领域占有一席之地。由于ADS-B处于发展阶段,一些国家采用UAT,一些国家采用1090ES,因此如何使两种系统在空中交通管制中并存和兼容,是急需探讨的课题。

广播式与合约式自动相关监视的信息转换

广播式自动相关监视(ADS-B)与合约式自动相关监视(ADS-C)是两种不同的自动相关监视体制。通过对ADS-B与ADS-C之间监视信息的差异分析,提出一个能够使两种信息在末端应用时相互兼容的转换处理方法。运用该方法,可以实现两种自动相关监视系统之间的信息共享,有效提高空中交通监视系统的整体效能。

1090ES广播式自动相关监视系统的CPR算法

在1090ES广播式自动相关监视(ADS-B)系统中,为了对飞机的位置消息进行有效编码,经度和纬度采用简洁位置报告(CPR)的形式。介绍了CPR编解码算法的基本原理,详细描述了1090ES ADS-B系统中经度和纬度消息的CPR编解码方法,给出了全球位置和本地位置的编解码算法和实现步骤。

基于最小色散方法的广播式自动相关监视压制式干扰抑制

压制式干扰是广播式自动相关监视(ADS-B)系统面临的最常见且最有威胁的干扰之一。该文将最小色散算法应用到ADS-B信号压制式干扰抑制的研究中。首先,利用ADS-B信号的脉冲特性,将以往只考虑二阶统计量的形式扩展,重新建立p范数约束优化模型。然后,提取观测信号更低阶统计量中的有用信息,将解算最优加权矢量转化为一个最优化问题。最后,解算最优权矢量,对观测信号进行空域滤波,完成ADS-B的压制式干扰抑制,并对抑制结果进行性能分析。文中提供的仿真实验结果验证了算法的有效性,该方法不需要知道ADS-B信号来向,也无需估计协方差矩阵。

基于粒子群优化多核支持向量数据描述的广播式自动相关监视异常数据检测模型

广播式自动相关监视(ADS-B)作为新一代空中交通管理(ATM)通信协议,是未来空管监视系统的关键技术。目前,由于ADS-B采用明文格式广播发送数据,其安全性问题受到挑战。针对ADS-B易受到的欺骗干扰,该文将ADS-B位置数据和同步的二次雷达(SSR)数据作差,将两者的差值作为样本数据。利用多核支持向量数据描述(MKSVDD)训练样本,得到了超球体分类器,此超球体分类器能检测出ADS-B测试样本中的异常数据。并且,通过粒子群算法(PSO)优化了GaussLapl和GaussTanh两种MKSVDD的惩罚因子、多核核函数系数以及核参数,提高了异常数据检测性能。实验结果表明,对于随机位置偏移、固定位置偏移、拒绝服务(DOS)攻击和重放攻击,粒子群优化多核支持向量数据描述(PSO-MKSVDD)模型能检测出这4种攻击类型的异常数据。且相较于其他机器学习和深度学习方法,该模型的适应性更好,异常检测的召回率和检测率更优。证明该模型可用于ADSB异常数据的检测。

ADS-B 广播式自动相关监视系统多数据链路融合方案

ADS-B 是一种新型的监测技术,它在民用航空交通管制中发挥着举足轻重的作用,ADS-B 技术可以在无法使用航管雷达的内陆地区,为飞机提供比雷达间隔标准更优质的雷达控制服务。数据链路是 ADS-B 技术中的一个关键环节,但目前各种数据链路共存却不相容,构成了一道巨大的“信息壁垒”。几种不同体制、不同标准的数据链技术并存,已经严重地影响了飞机间的监控效能,并限制了空中交通管制的流量和保障能力。因此,文章概述了 ADS-B 广播式自动相关监视系统架构和工作模式,分析了 ADS-B 数据链路,提出了多数据链并存的问题,进行了多链路融合方案设计与方案的可行性评估,以解决数据链路不相容的问题。

广播式自动相关监视(ADS-B)在空中交通管制中的应用

广播式自动相关监视(ADS-B)是航空监视技术发展的总体趋势中的新技术之一,近年来得到了广泛的应用,并将逐步取代大部分传统的一二次监视雷达。本文主要介绍ADS-B的概念原理、系统构成、应用实践等。

一种用于增强广播式自动相关监视的多数据链桥接方法

多种数据链并存是广播式自动相关监视发展所面临的一个现实问题。由于存在三种不同体制、互不兼容的视距数据链体制,严重影响基于航空器之间的空空监视效果,制约飞行流量和飞行安全保障能力的提高。提出的通过在不同体制数据链地面收发信机之间进行桥接的方法,将一个数据链网内的广播信息直接接续到另一个数据链网络,进行二次广播,可以实现不同数据链之间广播信息的直接接收,增强这种自动相关监视的空空监视效果。

基于IMMKF算法的ADS-B监视应用目标跟踪

目标跟踪是机载广播式自动相关监视(ADS-B)应用的基础功能,对提升航空器周边的弱机动民航飞机目标跟踪性能具有重要意义。提出一种基于交互式多模型卡尔曼滤波(IMMKF)算法的ADS-B监视应用目标跟踪方法。首先,针对弱机动背景下的民航飞机的飞行特点,建立包含匀速模型和标准协同转弯模型的运动模型集,并对模型进行线性化近似;然后,将模型预测和ADS-B状态矢量量测数据作为IMMKF算法中多个并行卡尔曼滤波器的输入,进行并行滤波;最后,计算得到目标状态矢量的估计和模型近似概率,并作为下一次迭代的输入。结果表明:相比于基于匀速模型的卡尔曼滤波目标跟踪方法,IMMKF算法的位置跟踪误差降低了59%,速度跟踪误差降低了77%,显著提升了状态估计性能,具备较高的跟踪精度、稳健性与计算效率,在ADS-B监视应用中具有实际应用价值与借鉴意义。

民用航空广播式自动相关监视数据输出标准研究

近年来,广播式自动相关监视已在全国范围内开展了部署工作,但其与新技术的快速应用相比,在标准制定方面已经出现了一定的滞后。对目前业界广泛使用的由欧洲空管当局(Eurocontrol)定义的广播式自动相关监视数据输出标准进行了初步研究,并对实际应用中遇到的问题和解决办法进行了探讨。

广播式自动相关监视系统应用探讨

广播式自动相关监视系统作为有效的监视手段,大大增加了飞行训练量,同时保障了飞行训练的安全,文章通过飞行学院对ADS-B系统的应用实践,对ADS-B系统的主要功能进行了探讨。

基于改进单天线投影算法的广播式自动相关监视信号分离

广播式自动相关监视(ADS-B)作为一种新的监视技术正受到国际民用航空组织(ICAO)的大力推广。然而,由于ADS-B信号传输具有随机性,多条信号交织问题不可避免。该文提出一种改进的单天线投影算法(PASA)。利用单通道分离交织信号,首先对单通道接收到的数据提出一种新的矩阵重构方式,从而降低两条信号之间的相对时延和频偏要求;然后利用投影算法分离交织信号。仿真实验结果验证了该算法的有效性。

自动相关监视(ADS-B)在民航的应用前景分析

文章通过对ADS-B原理及组成的介绍,分析了其核心技术的优缺点,以此为依据提出目前ADS-B的发展目标及其在民航中的应用前景。

广播式自动相关监视与二次雷达的数据融合及应用

分析了广播式自动相关监视与二次雷达各自的优缺点,提出了一种将二者数据融合的系统模型,该系统在不同机载设备条件下都能给出统一航迹.实测数据表明,系统能在保证现有二次雷达监视可靠性与稳定性的前提下,提高了跟踪精度和更新率,从而实现对飞行目标从航路到场面的完整与连续监视.

广播式自动相关监视信号接收系统设计

针对低成本、高性能的广播式自动相关监视(ADS-B)系统的设计需求,研究了ADS-B信号接收技术。基于软件无线电技术,设计了基于1090ES模式的ADS-B信号软件接收机;利用廉价的软件无线电平台(RTL-SDR)及Matlab,对设计进行了验证,实现对民航航班ADS-B信号的实际接收。相对于传统的ADS-B接收机,结构简单,灵活性高,提高了开发效率。

基于广播式自动相关监视系统的高空风场短时预测方法研究

使用飞机作为天气传感器是空中交通管理和气象研究的最新进展,其数据有利于提高气象信息监测和预报的准确性,这将是中国航空气象领域的重大突破。结合ADS-B和Mode S数据的风场反演结果,更加丰富的数据集使短时风场的预测效果优于传统方法。利用一种新的、多功能、高精度的优化风场数据进行短时高空风场的预测研究。为提高中尺度高空风场短时预报的精度,基于高精度、高覆盖的风场反演数据,研究了高空风场的短时预测算法。通过分析高空风场时间序列的分布特征和变化趋势,建立SARIMA和GPR两种时间序列预测模型,分别讨论两种模型的优缺点及其应用方向,并对模型的预测准确性进行定量分析。结果表明,基于GPR的方法优于基于SARIMA的方法。在可接受的预报时间范围内,基于GPR的预测模型能较好地捕捉高空风场的变化趋势,具有较好的泛化能力。在可用数据较少的情况下,GPR模型的复杂度不太高,时间相对较少,即用较少的时间换取更高的准确性,非常适合高空风场的短时预测。

广播式自动相关监视（ADS—B）系统及其发展趋势分析

在新航行系统中，ADS－B技术已经成为一个重要的组成部分，越来越受到各国的重视。本文对国内外几种典型的ADS－B系统及其发展作了简要介绍，并介绍ADS－B系统的发展方向，提出一种链路多种用途和多种链路一种用途的概念。

空中广播式自动相关监视技术管制探讨

随着国际民航组织发展的CNS/ATM系统的实现,广播式自动相关监视技术得到广泛的应用,使得空中交通管制更灵活、更有效。本文对广播式自动相关监视技术的数据来源进行分析,提出一种与雷达相融合的分布式方案构想与设计。