星基广播式自动相关监视系统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。     

基于IMM算法的高机动目标航迹滤波在ADS-B中的应用

为提高ADS-B航迹报文的准确性,采用交互多模型算法通过对航迹建立与实际运动轨迹相匹配的模型,来降低建模误差,从而提高航迹追踪和预测的准确度。高精度的报文是ADS-B系统向周围设备实时广播的基本保障,传统的单一机动目标建模和滤波方式运动模式高频率切换时会引起较大误差从而导致报文信息的丢失或错误。本文引入交互式多模型(IMM)算法建立多个常用目标运动模型并模拟2组机动目标高频切换的飞行状态,最后通过与单模型的经典卡尔曼滤波仿真结果对比验证IMM算法在高机动目标建模和滤波方面的优越性。     

GPS电文用户测距精度参数设计分析

为了研究卫星导航系统完好性参数设计对用户端完好性的影响,该文对GPS电文完好性参数中用户测距精度(URA)参数的分级方式及用户算法的变化进行了研究。采用实际国际GPS服务(IGS)广播电文数据与精密星历星钟数据进行仿真分析,证明了细化GPS用户测距精度分级方式的必要性。在此基础上,证明了采用相互独立的星历和星钟用户测距精度值能更好地描述卫星段误差。考虑传输段误差影响,利用广播星历构造卫星星座仿真分析了最坏用户位置处的测距误差,并采用加权法和最大方差法分别计算用户瞬时测距精度。对电文改进前后的两种区间划分标准和不同URA更新周期下的用户测距精度索引值进行比较分析。研究结果表明,导航电文采用5 bits将用户测距精度细化为32个区间能更好地区分不同卫星的测距误差,改善用户的完好性性能。     

地球静止轨道卫星数对广域增强系统性能的影响

为了评估广域增强系统(wide area augmentation system,WAAS)中地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星数对WAAS性能的影响,正确解码WAAS报文,对比分析GEO卫星和全球定位系统(global positioning system,GPS)卫星的伪距改正值和用户差分距离误差指数;将GEO卫星纳入导航定位解算,并基于WAAS监测站实测数据,解算分析GEO卫星数对WAAS报文延迟、中断和导航性能的影响.结果表明:当现有GPS卫星均正常工作时,GEO卫星数的增加可有效降低报文的延迟和中断,但对WAAS定位精度和完好性的提升并不明显.星基增强系统(satellite-based augmentation system,SBAS)中有两颗正常工作的GEO卫星是比较理想的状况.     

ADS-B在南中国海的应用分析

随着南中国海航班量的增大和国际ADS-B航路的实施,ADS-B作为一种新兴监视技术在南中国海的应用显得尤其重要.本文主要通过对南中国海空域ADS-B数据完好性,可靠性及信号覆盖范围等重要数据分析了ADS-B在南中国海的应用情况.通过分析证明了ADS-B在南中国海的实用性,为ADS-B监视技术的实际应用方面提供相应的经验.     

基于航迹分类的终端区交通流非线性特征

终端区空中交通系统是复杂的非线性系统，本文基于航迹分类与交通流混沌理论研究终端区交通流的非线性特征，为终端区交通流控制及预测提供科学依据。首先对获取的广播式自动相关监视(Automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)航迹数据进行异常识别与处理。然后基于K-近邻算法(K-nearest neighbor, K-NN)与跑道方向设计终端区航迹分类方法，实现终端区航空器航迹的精确分类。根据分类结果构建交通流量的时间序列，结合相空间重构和最大Lyapunov指数分析终端区交通流的混沌特性。最后，选用北京首都机场终端区ADS-B航迹数据进行实例验证，结果表明本文方法可以实现航迹的精准分类，准确识别和分析多跑道机场终端区交通流的非线性特征，在验证时段内36R、36L跑道及整个终端区交通流均表现出混沌特性。     

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。     

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。     

AeroTrac自动化系统ADS-B信号的接入和配置

ADS-B技术作为新兴的监视手段在新航行系统中占有重要的位置,它将增加我空中交通管理部门的空中监视能力和整体监视精度,而AEROTRAC自动化系统是Telephonics公司的产品,在我国空管领域中应用十分广泛,也是目前少数几家可以支持ADS-B与多雷达信号融合处理的自动化系统。本文就ADS-B技术的应用、ADS-B数据在多雷达系统中处理的具体过程以及AEROTRAC系统的具体配置等方面进行分析和阐述。     

基于环视系统的车载以太网时延评估与分析

基于音视频桥接(AVB)协议理论,搭建以BMW G38的360°环视系统和RAD_Galaxy为核心的试验台,运用Vehicle Spy软件采集一系列的报文数据,同时也借助Wireshark软件分析报文组成结构、交互过程,以获得报文的关键信息,通过对时间戳的处理计算,实现对车载以太网时延的评估与分析.试验表明:能够在成功抓获并破解环视系统的报文数据的基础上,结合AVB协议,分析得出理论时延值,其对于试验台所抓获报文的时延分析方法,适用于所有以太网报文的时延分析.     

激光船模轨迹仪误差分析和最佳工作区域研究

激光船模轨迹仪是自航船模航迹和二维姿态的激光自动测量系统。它是采用激光扫描测角和三角方法求出船模轨迹和姿态数据。由于测角系统的随机误差使所测船模上固定点的位置产生了偏差。本文着重分析一定概率下测角误差和船模位置偏差之间的关系,给出误差公式和一定区域上误差分析等精度曲线,最后讨论最佳工作区域问题。所得结果为激光船模轨迹仪的正确使用提供了依据。     

夯实水泥土桩桩身完整性探地雷达 检测技术试验研究

针对复合地基柔性桩基桩身完整性难以检测的实际工程问题,提出了组合天线阵方式的探地雷达检测技术.通过对6根夯实水泥土桩桩长和桩身缺陷检测试验研究发现,桩长检测的最大平均相对误差为5.10%,桩身缺陷位置检测相对误差为5.45%,表明采用此技术对复合地基柔性桩基桩身完整性进行测定具有足够的可靠性,满足工程需要.通过对龄期、配合比、含水率和天线选择等影响因素的分析,得到了这些参数对检测质量的影响规律,并据此为工程应用提出了相应合理建议.     

基于UAT数据链的ADS-B系统加密研究

自动广播相关监视(ADS-B)作为下一代监视技术,已经在世界范围内引起了广泛的重视。它不仅能够为空中交通管制人员提供空中监视服务,从而支持当前的交通管制程序;还能够通过座舱显示系统为飞行人员提供飞机周围的飞行动态情况,从而有效地保障了飞行安全。本文的目标是在ADS-B提供监视功能的基础上,进一步提升基于UAT数据链的ADS-B系统的安全性能。     

基于核主成分分析的热轧带钢头部拉窄分析

将核主成分分析方法引入热轧生产过程的监控与诊断中,根据平方预测误差统计量进行生产过程监控,然后利用数据重构和优化的邻域选取策略相结合的方法求出各工艺参数对平方预测误差统计量的作用,分析引起过程异常的主要工艺参数,最后利用仿真和热轧带钢实际生产数据进行实验.结果表明:基于核主成分分析的平方预测误差统计量能较准确诊断过程的异常,并可以找出引起异常的原因,为调整生产过程提供方法支撑,防止次品的出现.     

ADS-B采用雷达管制间隔标准的分析研究

ADS-B作为支持全球ATM的运行概念,许多国家和地区把它当作下一代监视技术的发展方向。在ADS-B管制服务运行规范中,间隔标准的确立是重点。本文通过对国际有关ADS-B/雷达的间隔标准的分析,针对现在使用的ADS-B和雷达的测量误差,研究ADS-B采用现行雷达安全间隔的可行性。     

目标模拟运动支架圆运动轨迹的误差分析

在运动轨迹模拟控制系统中,坐标轴控制是系统中要求最高的位置控制.对确定轨迹中的圆轨迹的位置误差进行分析和计算,并和实际采集到的误差分布曲线图进行了比较,结果表明理论分析和实际结果是一致的,为以后探讨研究误差补偿的方法打下了一定的基础.     

基于CAP模型的ADS-B管制间隔标准评估

摘 要：随着航空业的快速发展,传统监视系统已无法满足空中交通管制的需求,建设以广播式自动相关监视(ADS-B)为主要监视手段的新航行系统成为必然趋势。论文提出了危险碰撞概率（CAP）模型的概念,选择终端区二次监视雷达作为参考基准系统,根据国际民航组织认可的安全目标等级（TLS）,得到ADS-B管制间隔标准评估的参考基准间隔,并通过CAP模型计算出ADS-B保持参考基准间隔时所能达到的安全等级。计算结果表明：ADS-B监视安全等级远低于TLS,在终端区使用ADS-B实施3海里的管制间隔标准是安全的。     

电动自行车路段横向驾驶行为特性研究

基于录像数据采集方法与电动自行车运行轨迹提取方法,依托实际采集数据分别对电动自行车横向位置分布规律、电动自行车与机动车横向干扰、无机非隔离路段电动自行车越线行为3方面展开较为系统的数据分析。研究表明:在没有机非分隔带而仅是存在机非分隔线情况下,电动自行车均存在超越机非分隔线进行越线行驶的现象;路内停车的存在会导致电动自行车越线行驶比例增加,进而对电动自行车行车安全构成一定威胁。     

广播式自动相关监视报文中几何和气压高度数据质量统计分析

广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)消息中包含几何高度、气压高度和高度质量指标等信息,分析、总结这些信息的特征、相关性可以为进一步用于空中交通管理(air traffic management,ATM)提供指导建议.对现有飞机飞行高度数据源进行分析、优化对保障飞行安全具有重要意义.基于中国某地区某地面站ADS-B数据开展研究,分析了几何和气压高度的获取方法、优缺点和可用性等,研究了基于飞行阶段的几何和气压高度以及高度差值的变化趋势,总结了ADS-B高度质量指标参数与高度差值的相关性.结果表明,664架样本飞机中几何和气压高度之间的绝对差异范围为0～284.074 m,平均为154.838 m,只有1.204％的高度偏差小于74.676 m.可见,分析与总结航空高度数据的相关性与变化规律对航空安全至关重要.