基于数据融合的ADS-B/ACARS空域监视系统设计

研究了广播式自动相关监视(ADS-B)与飞机通信寻址报告系统(ACARS)两种数据链路的优缺点;提出了以ADS-B监视为主,将两种数据链路数据融合的思想.研究数据融合算法,构建数据融合模型,并编程实现了ADS-B/ACARS组合空域监视软件.现场运行证明,系统增大了多源监视范围、丰富了监视信息、提高了监视精度.     

ADS-B在空管中的发展与应用

自动相关监视(ADS)技术是新航行系统发展最重要的成果,是国际上解决空中交通管制最有效的办法。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空-空、地-空数据链通信的航空器运行监视技术。     

基于嵌入式系统的 ADS-B 接收机软件设计和关键技术分析

广播式自动相关监视(ADS-B)是基于 S 模式空-地、空-空数据链完成监视、信息传递和导航的一种空中交通管制(ATC)新技术.本文提出了基于 Vxworks 嵌人式操作系统的 ADS-B 接收机核心软件设计,论述了系统实现所需的邻机数据管理、格雷码解码以及位置信息处理等关键技术以及软件实现方法     

我院建成航空卫星通信实验地球站

在世界范围内实现新的通信、导航和监视／空中交通管理，能改善空中交通服务，减少运营费用和提高飞行安全等。中国民航学院建成航空卫星移动通信实验地球站，为研究新航行系统、试验自动相关监视等，创造了良好条件     

基于ADS的ATC系统

一、引言空中交通管制(ATC)以通信、导航和监视(CNS)为基础。在本国和局部地区,一般利用甚高频(VHF)无线电进行通信,主要通过甚高频全向信标和测距仪(VOR/DME)进行导航,通过雷达/信标系统进行监视。由于这些CNS系统的覆盖范围受到航空器和地面站之间视距传输的限制,因此,VHF、VOR/DME和雷达不能用于海洋和边远地区。     

ADS系统最小位置报告率研究

AnAnalysisoftheMinimalReportRateinADS一、简介自动相关监视（ADS）系统作为空中交通管制系统中的一种新的监视手段,受到各国普遍重视。自动相关监视（ADS）系统由空地数据链、导航数据源和先进的地面数据处理和显示系统组成。机载导航设备获得的信息佳少包括飞机识别和四维位置信息）,以适当的位置报告率通过地空数据链传送到地面,在自动相关监视终端上形成空中交通信息,为管制员提供伪雷达显示。ADS系统可以为飞行在雷达覆盖区以外,特别是海洋和荒漠空域的飞机提供监视手段;能够及时检测到航路点引入差错和ATC环路差错;…     

民航通信、导航和监视技术蓬勃发展

在航空运输量不断增长的条件下，现有通信，导航和监视（CNS）系统的局限性无法满足人们进～步提升航空运输安全性、运行效益以及特殊情况下掌控航班信息等要求。新一代航空运输系统的CNS系统融入了卫星通信、导航、广播式自动相关监视（ADS-B）和数据通信等技术，奠定了下一步航空运输发展的基础。     

论自动相关监视的实施

一、概述在国际民航新的通信、导航、监视和空中交通管理（NEWCNS／ATM方案中,其新的监视系统主要是指通过实施自动相关监视（ADS）功能来实现对飞机的监视和指挥。它是一项空中交通管制应用,因此,自动相关监视的实施,是以ADS为基础的ATC（ADS－AT）系统,即具有相应的自动化设备和通信设备并依靠不断刷新的ADS信息来提供飞行监视的空中交通管制系统。根据各个国家空域结构的不同和民用航空飞行量的增加,特别是在海洋空域内,为满足增加飞行容量和缩小飞行间隔的需要,一些国家已经实施ADS管制服务。我国虽然没有较大的海…     

ADS-B监视下飞行间隔评估方法研究

广播式自动相关监视（ADS-B）技术推广使用的首要问题是间隔标准的确定,为此ADS-B下飞行间隔的评估就成为亟待解决的问题。采用与基准系统进行比较的方法,对ADS-B监视下的飞行间隔的安全评估方法进行了研究。建立了ADS-B监视下的危险接近概率模型,确定了ADS-B下飞行间隔的研究方法,对雷达监视和ADS-B监视下的危险接近概率进行比较分析,在不低于雷达监视的安全目标水平下确定出ADS-B监视下对应的最小间隔。研究结果表明：在不低于雷达监视的安全目标水平下,ADS-B监视下的飞行间隔标准更小,因此方法适用于国内ADS-B监视下的飞行间隔的评估。     

基于深度学习的ADS-B异常数据检测模型

广播式自动相关监视（ADS-B）是下一代空中交通运输系统的重要组成部分，是新航行系统中非常重要的通信和监视技术，但其协议没有提供相关的信息认证和数据加密，因此极其容易受到欺骗干扰的影响。针对ADS-B报文数据特点，采用深度学习的seq2seq模型对ADS-B报文数据进行重构，通过重构误差来检测异常，并对数据进行特征扩展，使模型能更好的捕捉数据的时间依赖性。实验结果表明，所采用的方法优于传统的机器学习方法，且在数据特征扩展后，模型检测效果提升。相比于现有的欺骗干扰检测方法，该方法不需要改变ADS-B系统的协议，也不需要额外的节点或传感器参与，具有一定的适应性和灵活性。     

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 方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。     

迈向FANS的关键一步——实现GPS/RNP/ADS能力

未来航行系统的基础设施依赖于卫星导航和卫星通信,尤其是数据链建设,使未来的通信、导航、监视的覆盖遍及全球,形成无隙的全球空中交通环境.利用卫星导航、卫星通信在海洋航路上实现自动相关监视(ADS)可以首见效益.这就是波音747-400飞机上采用FANS-1软件在南太平洋试飞所探索的关键一步.所需导航性能所需导航性能(RNP)是在一个定义空域中运行所需的导航性能(主要是导航精度,但也需从完整性和可用性观点上衡量)的一种     

ADS-B监视报文参数统计及其所需性能

基于广播式自动相关监视（ADS-B）报文的位置导航不确定性指标（NUC_P）的监视质量备受关注。针对位置导航不确定性参数好、监视质量却不高的问题，深入研究广播式自动相关监视报文数据项及其与基于性能的通信与监视的相关性。在充分考虑通信导航监视相关性及全球卫星导航系统（GNSS）广域增强等因素基础上，推导、构建了监视所需性能估计模型，并给予合理简化。在测试空域利用2个具有运行资质的生产商ADS-B接收站，连续采集近2亿条ADS-B报文，统计分析报文各信息项的状态参数，并应用到所需性能估计模型评估计算这两个ADS-B站的所需监视性能。此外还将参考文献报文参数代入模型评估所需性能。结果显示，当考虑报文各信息项统计状态及具备广域增强服务支撑时，ADS-B所需监视性能参数估计值未达到99.9%要求。若缺乏广域增强服务及相关性因素等，系统所需性能与国际民航组织（ICAO）监视要求的差距则更大。     

大型民用客机管制与监视系统验证及测试平台的构建

研发大型民用客机航路管制与监视系统验证及测试平台,从而实现机地数据通信系统环境下的航路管制与监视信息的数据地面接收和处理;同时,依照现有的空管航路管制与监视功能的国际标准和相关区域的运行要求,实现地面管制系统向机载系统的数据发布。该项研究成果能对口飞机机载数据链相关的ATC(Air Traffic Control,空中交通管制)功能和部分监视功能ADS-C(Automatic Dependent Surveillance-Contract,合同式自动相关监视)、ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,广播式自动相关监视),提供对应的地面收发端,监控机载系统数据状态。     

ADS-B的进展与未来系统构型

国际航空界正在联手推进广播式自动相关监视（ADS-B）技术的应用。美国、欧洲以及中国都在进行相关的试验和验证。目前ADS-B系统有通用访问电台数据链（UAT）和1090兆赫S模式扩展电文数据链（1090ES）两种格式,目前人们正在试验在地面基站以双数据链系统构型扩展ADS-B系统的使用。     

ADS-B统计数据的位置导航不确定类别质量分析

为实现广播式自动相关监视(ADS-B)航迹与雷达航迹的高质量融合,必须对ADS-B航迹和雷达航迹数据质量进行分析。在分析实际ADS-B航迹数据的基础上,提出以航路为参考基准验证ADS-B航迹数据精度及完好性的方法。根据ADS-B报文中的位置导航不确定类别(NUCp)值,统计航迹点与航路中心线的水平偏差并将其作为位置实际误差,运用分位数-分位数图法对位置实际误差进行正态分布检验,得出置信水平为99%的实际误差置信区间,即在不同NUCp值下可信赖的位置误差范围。实验结果表明,在采用加权平均法进行航迹融合时,与传统权重分配相比,对于NUCp值为5或6的ADS-B航迹数据可增大权重,而对于NUCp值为7的数据则应减小权重。     

星基ADS-B接收机监视容量分析

星基广播式自动相关监视（ADS-B）系统是实现广域范围内航空器监视的重要技术手段。星基ADS-B系统内部存在严重的共信道干扰,共信道干扰限制了系统的监视性能。为了定量给出星基ADS-B接收机监视容量的计算方法,首先,给出了星基ADS-B系统的模型;随后,通过理论分析得到了星基ADS-B接收机报文冲突概率及报文正确接收概率,以此为基础理论,分析得出星基ADS-B接收机位置报文更新间隔及监视容量的计算方法;最后,构建了星基ADS-B仿真系统,仿真验证了理论计算公式的正确性。研究表明：星基ADS-B接收机的监视容量由飞机-卫星空天链路的误码率及ADS-B应用子系统所要求的位置报文更新间隔联合决定。     

共信道干扰环境下星基ADS-B系统监视性能

星基广播式自动相关监视系统（星基ADS-B）是实现广域范围内航空器监视的主要技术手段。为揭示星基ADS-B系统共信道干扰对系统监视性能的影响，提出了星基ADS-B系统监视容量的计算方法。首先给出了星基ADS-B系统模型，随后理论分析给出消息正确接收概率、位置消息更新间隔及位置报告更新间隔的计算公式，以此为基础给出了星基ADS-B系统监视容量的计算公式，最后基于SNS软件构建了星基ADS-B仿真系统，仿真验证了理论结果的正确性。研究表明：星基ADS-B系统的监视容量由ADS-B应用子系统所要求的航空器位置报告更新间隔、航空器-卫星链路的误码率、星-地面站链路的误码率及卫星数目联合确定。     

S模式ADS—B系统

介绍了在未来航行系统（ＦＡＮＳ）的通信、导航、监视和空中交通管制系统中占有重要一席之地的Ｓ模式数据链及其在广播式自动相关监视领域中的应用．描述了系统概念设计、可能的自发报告地面站、配套机载电子设备等诸方面情况,并讨论了该ＡＤＳ－Ｂ系统的适用范围及优点．     

大型民用客机管制与监视系统验证与测试平台的构建

目的在于研发大型民用客机航路管制与监视系统验证与测试平台,以实现机地数据通信系统环境下的航路管制与监视信息的数据地面接收和处理;同时,依照现有的空管航路管制与监视功能的国际标准和相关区域的运行要求,实现地面管制系统向机载系统的数据发布。该项研究成果能对口飞机机载数据链相关的ATC(Air Traffic Control空中交通管制)功能和部分监视功能ADS-C(Automatic Dependent Surveillance-Contract合同式自动相关监视)、ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast广播式自动相关监视),提供对应的地面收发端,监控机载系统数据状态。该成果可以配合飞机研发过程中的试验和排故,并为适航验证工作提供有力的准备和支持。