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题目:基于ADS-B的飞机高度测量系统误差性能评估

关键词:缩小垂直间隔,高度测量系统误差,广播式自动相关监视,全球导航卫星系统,国际标准大气

  摘要



         缩小垂直间隔(RVSM)标准可有效提高高空航路空域容量,已经在全球空中交通管理中得到越来越广泛的应用。保证RVSM运行安全的核心是对飞机高度测量系统误差(ASE)进行评估。飞机高度测量系统性能表现为飞机实际飞行高度对飞行员设置飞行高度的符合性,是飞机高度保持性能的重要量度。近年来,随着国际民航组织(ICAO)对于飞机ASE长期监控和跟踪机队ASE性能变化趋势等要求的提出,传统采用的空基监控技术手段已无法满足要求。急需研究广域监控系统,来满足大批量航空器的监控需要。

        广播式自动相关监视(ADS-B)是利用空地、空空数据通信完成交通监视和信息传递的新一代空域监视技术。与传统雷达系统相比,ADS-B可以提供更实时准确的监视信息,具有建设成本少、数据精度高、使用寿命长等明显优势,已被ICAO确定为未来监视技术发展的主要方向。本文研究基于ADS-B的飞机高度测量系统误差性能评估,核心任务是通过ADS-B技术采集飞机在RVSM飞行高度层巡航过程中的高度监控数据,经过处理分析,得到符合ICAO规范要求的飞机高度测量系统误差性能的评估结论。本文主要解决以下技术问题:


面向飞机高度测量系统的评估要求,实现ADS-B航迹数据解析。综合GNSS与二次雷达数据,提取航迹片段,并采用核密度估计方法对ADS-B高度监控数据进行平滑降噪。

从飞机高度表所采用的气压测高原理和环境模型出发,建立几何高度与气压高度的转换关系、几何高度差与气压高度差的转换关系。

结合飞机高度测量系统误差的特点,采用统计学方法,解决ADS-B机载设备高度基准面不统一,且下发数据不包含基准标识的问题。

针对ADS-B监视数据特点,提出一种基于高度差计算的飞机高度测量系统误差评估算法,并通过仿真实验验证方法的有效性和精确性。