基于卡尔曼滤波的卫星地基增强系统位置域完好性监测分析

由于卫星地基增强系统(ground-based augmentation systems,GBAS)距离域导航测量的局限性,基于最大似然(maximum likelihood,ML)估计的地面多参考一致性监测(multiple reference consistency check,MRCC)难以满足国际民航组织提出的CAT Ⅱ/Ⅲ所需完好性要求。针对基于极值估计方法的伪距误差完好性监测参数之间存在相关性以及数据样本有限的问题,提出位置域内的卡尔曼滤波监测新算法,利用线性无关参考接收机对机载目标进行独立定位解算,建立垂直定位误差的卡尔曼滤波模型,监测垂直定位误差,重新定义位置域内的完好性监测参数值。实验结果表明,该算法不仅解决了距离域内完好性监测参数间的相关性,而且减小了机载垂直保护级,提升了地基增强系统的故障检测性能,提高了系统的可用性。     

基于多接收机的本地监测系统监测算法研究

本地监测系统可以增强卫星导航系统的性能以满足航空用户的需求。针对目前单接收机本地监测系统在进近着陆应用中各导航性能存在的不足,提出了一种基于多接收机的本地监测系统完好性监测算法。该算法考虑了地面接收机故障对用户安全造成的影响,从而提高了系统的完好性。另外,该算法通过利用既有的增强系统完好性信息,改善了系统对本地差分修正误差的监测能力;并且通过使用卫星信号双频观测量,提高了用户的观测精度。上述优化可有效降低保护门限值,最终达到提高系统可用性的目的。应用该算法增强北斗卫星导航(区域)系统,可在我国及周边地区满足I类精密进近的性能指标要求,并且平均可用性达到95.57%。     

非标称对流层误差对地基增强系统完好性的影响

地基增强系统(ground-based augmentation system,GBAS)中,由于不同路径方向区域范围内气象条件(温度、压强、相对湿度等)存在差异,导致系统差分修正误差中包含非标称对流层误差;即非零均值标准正态分布误差。在非标称对流层误差的影响下,机载端垂直保护级(vertical protection level,VPL)增加,系统完好性风险增大以及地面播发信号可用性降低。详细分析了非标称对流层误差对VPL的影响,发现非标称对流层误差与卫星仰角有关;并且跟踪可见卫星数目增多时,系统受非标称对流层误差的影响,VPL值进而增加。为了提高GBAS完好性,提出了一种新的选星算法,降低非标称对流层对VPL的影响,提高系统完好性信号(system in tegrity signal,SIS)可用性。仿真计算GBAS进近服务类型C(GAST C)和GBAS进近服务类型D(GAST D)场景下的VPL,分析改进的选星算法对系统完好性的影响。结果表明,改进的选星算法有效地降低了非标称对流层对GBAS完好性的影响,减小了机载端VPL值,降低了完好性风险,提高了在气象异常条件下GBAS信号的可用性。     

北斗用户机自主完好性监测研究

导航系统完好性是指当导航系统处于不健康状态,不能准确导航时向用户提供及时报警的能力,对于卫星导航系统而言,系统所能提供的完好性指标和导航定位精度是同样重要的.接收机自主完好性监视(RAIM)技术是设在用户接收机中的一种算法.它利用导航卫星的冗余信息对多个导航解进行一致性检验,从而达到完好性监测的目的,而且该方法的优越性日益凸显.RAIM技术的关键是故障检测和故障识别,针对北斗用户机RAIM算法与性能进行分析,并提出一种基于奇偶相关分组方法的新型故障卫星分离方法,图形和数据化的仿真结果充分证明了新算法的可行性和有效性.     

卫星导航系统监测站覆盖性能分析

监测站作为卫星导航系统控制段的重要组成部分之一,对系统基本服务功能的提供和各项性能指标的保持都具有重要意义.研究了一种用于监测站覆盖性能评估的模型;基于该模型以GPS为例对单个监测站覆盖性能、站际重叠覆盖性能以及监测网整体覆盖性能进行了实验分析,结果表明该模型可以用于监测站性能评估和布网设计及优化;采用模拟仿真的方法对GPS地面监测站的故障敏感性进行了分析,确定了在整个监测网络中具有重要影响以及能够导致较大完好性风险产生的监测站;最后提出了一种基于监测站网覆盖性能的系统完好性增强设计,并探讨了监测站的布设原则,给出了一种基于覆盖性能的分期分级布设方案.     

AWA全向信标机VRB-51D载波发射机检修与故障分析

一、引言 甚高频全向俯标（VOR）就是现代航空无线电侧向导航的一种地面设备。甚高频全向信标（VOR）与机载甚高频全向信标接收机配合,由机载VOR接收机可测得相对于地丽VOR信标台磁北的顿时针方向计算的角位移（疗位）。甚高频全向信怀应辐射带有两个独立的30Hz调制的射频载波．其中一个调制的相位应与观察点的方位角无关（基准相位）,另一个涮制的相位在观察点处应与基准相位不同（可变相位）,两个相位相差的角度即等于观察点相对于甚高频全向信标的方位。基准相位和可变相化的甚高频全向信标台的磁北方向上应为同相。     

衰落性AWGN 信道的OFDM 性能保护间隔的优化(英)

阐述了OFDM系统的基本原理及保护间隔（GI）对系统的影响.首先就保护间隔（GI）参数在接收机干扰问题上起到的作用进行了讨论.然后计算了保护间隔参数的最佳值，结果表明它们对最大延迟有很强的依赖性.同时对多径衰落和加性高斯白噪声同时存在的QPSK调制情况进行了仿真，从而分别得出了GI、信噪比（SNR）、最大传播延迟和副载波数量与误码率的关系.     

符合标准性能的三类A级仪表着陆系统建模

传统三类A级仪表着陆系统建模只考虑几何学关系,该方法已不能满足现代飞机系统设计过程中对该级别仪表着陆系统模型高仿真度的要求.本文首先建立三类A级仪表着陆系统建模标准几何模型,依据ICAO相关标准规范,建立地面设备的性能模型;依据RTCA相关的标准规范,建立机载接收机的性能模型;最终形成一套满足行业标准性能、满足其他系统设计需要的高仿真度三类A级仪表着陆系统模型.     

多频GNSS接收机自主完好性监测性能分析

通过对多频接收机的不同频点电离层延时模型的研究,建立起一种新的多频完好性监测方法;并针对测量误差协方差不为对角阵的问题,提出了一种新的易于在用户接收机中实现的预白化处理方法;此外,针对不同频点数的RAIM算法进行了分析。研究结果表明,多频算法可以消除电离层延时误差,定位误差可以降低到10 m以内;当伪距偏差低于50 m时,多频RAIM算法仍然可以进行故障星的检测与识别。仿真分析证明了三频RAIM算法相对双频算法的优越性,对未来的多频接收机自主完好性算法的研究具有很好的理论意义和实用价值。     

应用遗传算法的多星座保护级别优化方法

增强型接收机自主完好性监测算法（ARAIM）能够在精密进近段为飞行器提供完好性保护。针对提高ARAIM算法在中国地区可用性的优化问题,提出一种基于遗传算法的垂直方向保护级别（VPL）优化方法。该方法在理论层面对VPL方程进行推导,将最大值函数最小化问题转化为目标规划求最优问题,利用遗传算法的寻优特性避免了优化中奇异点的出现,通过优化分配连续性风险和完好性风险,实现了对VPL值的优化。为了验证该优化方法的有效性,利用跟踪站采集到的GPS、GLONASS和BDS 3个导航系统播报的真实卫星星历数据,对VPL值进行了分析,分析结果表明该方法的平均优化率达到9.9%。      

基于LSM内插算法的北斗GBAS参考站布局设计研究

为提高机场空域利用率,进近等级和进近效率,提出基于北斗导航系统的"三轮"式地面参考站布局设计方案。基于GPS的GBAS参考站的适用于20 km范围,其通过平均法计算差分校正量不能满足对差分校正值准确描述。通过实验和仿真对比,分析了低次曲面内插法(LSM)、基于距离的内插法(DIM)与平均法三者之间的差异。实验结果发现LSM、DIM内插法与均值法在计算差分校正时,存在较大差异。在此基础上提出将低次曲面法(LSM)用于"三轮"式地面参考站布局,并给出了相应的进近方案。     

地面风传感器智能防冻装置设计与应用检验

我国大部分地区寒冷季节,地面自动气象站风传感器容易冻结,影响观测数据质量,尤其偏远无人值守的区域站,维护保养困难很大,影响时间长.为解决这一问题,提出了一种风传感器防冻结装置的技术思路,从智能防冻装置的结构、功能模块以及智能加热控制等方面开展设计试验.结合外场一次冻雨天气过程的试验,采用CIMISS数据应用检验.结果表明,风传感器防冻装置是冬季保证风要素观测数据完整性连续性的重要措施,对气象站和风力发电场地面风观测站的风传感器的防冻具有广泛应用价值.     

基于视频图像处理的机场航空器冲突检测

 针对场面监视雷达成本较高、不适用于流量较小的中小机场等问题, 采用多摄像机对机场场面航空器进行动态跟踪, 采用图像边缘检测和形态学处理方法对目标进行识别, 跟踪和提取航空器的飞行轨迹并分析其位置和速度参数, 提出了运动目标跟踪算法和基于DCPA 和TCPA 的滑行冲突检测模型, 开发了基于视频图像处理的机场航空器冲突检测原型系统, 并应用于西南某通航机场。实验表明, 视频图像处理技术和冲突检测模型可用于中小机场的航空器识别和冲突检测, 提高机场安全运行水平。     

星基ADS-B监视数据空中位置信息质量分析

为弥补广播式自动相关监视系统(ADS-B)地面站建设成本高、技术复杂以及沙漠海洋极地等地区难以搭建的不足,可在卫星上搭建ADS-B接收机实现对全球空中交通的监测与管制。解析星基ADS-B报文,整理报文信息,提取导航完整度类别信息(NIC),分析空中位置数据的完好性和精度信息。选取符合完好性要求的航迹点数据,统计与航路中心线的实际位置误差,运用统计学方法对航迹误差分布进行分析。结果表明,实际误差距离符合正态分布规律,95.5%的概率下空中位置的实际误差在(101.694, 211.761)m,为后续的卫星基系统监视性能的可用性分析打下了良好基础。     

地空数据传输系统中单载波频域预均衡技术

在频率选择性瑞利慢衰落信道条件下,提出了一种适用于地空传输系统上行链路的单载波频域预均衡方法。在此基础上设计了预均衡系统模型,地面端将下行链路中的导频信号与本地导频信号对比进行信道状态估计,利用获得的信道状态信息对上行链路信号进行预均衡处理,然后在机载接收端对上行链路信号进行再均衡。基于迫零准则和最小均方误差准则,分析了该方法的信号处理流程,计算得到预均衡系数。通过仿真实验,对比分析了不同均衡方案的误码性能,结果表明:单独在地面发送端进行预均衡,会出现误码率平台效应;而预均衡之后在机载接收端进行再均衡的方法,在误码率为10-5的情况下,与采用线性均衡结构的传统单载波频域均衡方法相比有2~3dB的性能增益。     

基于改进方向纹理谱特征的图像检索

在定义图像局部邻域纹理方向特性的基础上,提出了一种新的方向纹理谱描述符。该描述符针对局部邻域内中心像素与其相对的邻域像素,既充分考虑了它们间的灰度变化关系,又考虑了它们间灰度差异的变化关系,从而更有效地描述了局部纹理特征。为证明新描述符的分辨能力,采用4种不同图像库进行图像检索对比实验,结果表明,本文的新纹理谱描述符取得了最好的检索效果。     

基于自适应坏点剔除的多点定位技术

对机场入侵无人机进行监视优化定位,可降低机场运行安全风险。由于无人机飞行具有低、慢、小等特征,机场场面监视信号容易被地面障碍物遮挡。传统定位方法主要采用参考特征点定位,对于参考特征不同的非移动目标,在迭代过程中会产生大量定位误差。根据入侵无人机特征,提出一种基于自适应坏点剔除的泰勒级数展开TDOA定位算法。采用TDOA测量值进行多点定位,构建自适应滤波器对泰勒级数展开初始参考点进行剔除坏点处理,有效地改善了算法收敛性和求解效率。仿真结果表明,自适应坏点剔除算法的定位精度接近基于实际位置的泰勒级数展开算法,收敛速度更快,在地面站相对无人机位置不佳时,新算法的稳定性和定位精度更优,满足机场对入侵无人机监视定位精度要求。     

用于安全局域网络的动态监控器

提出了一种新的局域网安全解决方案——安全局域网。动态监控器是安全局域网中的核心部件。动态监控器对终端的文件访问操作以及局域网中各个实体间的通信行为进行监视,并对这些行为加以不可向上读和不可向下写的强制访问控制规则,防止了秘密信息的非法访问以及通过网络进行的信息泄露。结果表明:该方案可以有效地解决局域网的安全问题。     

航模驱鸟系统中航模姿态位置信息采集的实现

介绍了一种机场航模驱鸟系统 ,用于采集航模姿态位置信息。该系统利用GPS采集航模的位置和速度信息 ,利用电子罗盘采集航模的姿态角度信息 ,经单片机处理后通过数传电台发送到地面监控系统进行实时仿真 ,操纵者可以通过计算机的屏幕观察航模飞行的姿态 ,远程控制航模的飞行 ,进行有效的驱鸟操作。该系统的使用 ,大大增加了航模的驱鸟范围 ,同时也提高了航模的飞行安全性。