一種ads-b位置消息的外推糾錯(cuò)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ADS-B位置消息的外推糾錯(cuò)方法。通過獲取某架飛機(jī)的最近正確解碼的位置點(diǎn)、速度信息、以及當(dāng)前位置點(diǎn)與上一條正確解碼點(diǎn)之間的時(shí)差信息，對(duì)飛機(jī)當(dāng)前位置進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)預(yù)測點(diǎn)形成一個(gè)三維空間位置點(diǎn)陣，對(duì)所有位置點(diǎn)進(jìn)行CPR編碼，加上獲取的飛機(jī)廣播報(bào)文中的確定性信息，形成一組ADS-B報(bào)文的反編碼矩陣。使當(dāng)前報(bào)文提取的數(shù)據(jù)與所有反編碼報(bào)文進(jìn)行相關(guān)處理，選取相關(guān)度最大的報(bào)文所對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)進(jìn)行可靠性檢測，檢測成功后作為飛機(jī)當(dāng)前的位置點(diǎn)，完成對(duì)此條報(bào)文的糾錯(cuò)。該方法突破傳統(tǒng)通道糾錯(cuò)方式，具有對(duì)隨機(jī)多位誤碼的糾錯(cuò)能力，且計(jì)算量并不隨誤碼的增加而增加。
【專利說明】—種ADS-B位置消息的外推糾錯(cuò)方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及民航自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)信號(hào)接收解碼【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種利用正確接收的ADS-B位置和速度信息進(jìn)行位置精確外推，在外推點(diǎn)形成擴(kuò)展的位置點(diǎn)反編碼矩陣，通過與當(dāng)前接收的己知部分報(bào)文的位置消息作相關(guān)度檢測來實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)誤報(bào)文進(jìn)行糾錯(cuò)的方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)(ADS-B)，是未來新航行系統(tǒng)的重要空中交通監(jiān)視手段之一。因其自主向外廣播自身的位置、速度、識(shí)別碼等信息，飛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)在航路上的相互監(jiān)視，在終端區(qū)域由地面站進(jìn)行監(jiān)視，在二次雷達(dá)監(jiān)視盲區(qū)的機(jī)場區(qū)域由塔臺(tái)監(jiān)視。在空中交通日益密集的背景下，對(duì)航空器進(jìn)行不間斷的監(jiān)視顯得尤為重要。ADS-B系統(tǒng)大約每0.5秒向外廣播一次自身的位置信息，但在日益復(fù)雜的電磁環(huán)境下以及在較遠(yuǎn)的距離上，接收數(shù)據(jù)的誤碼率顯著上升，對(duì)航空器的不連續(xù)監(jiān)視將對(duì)航空安全造成嚴(yán)重影響。目前ADS-B采用的主流數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)菄H民航組織推薦的可兼容二次雷達(dá)S模式的1090ES數(shù)據(jù)鏈，其采用的調(diào)制方式是PPM(Pulse Position Modulation,脈沖位置調(diào)制)。PPM調(diào)制方式的抗干擾能力僅僅比脈沖調(diào)制稍好，在復(fù)雜電磁環(huán)境下受到干擾產(chǎn)生誤碼的情況極其普遍。1090ES數(shù)據(jù)鏈中每條報(bào)文的最后24比特為CRC校驗(yàn)位，作為報(bào)文是否被正確接收的判斷依據(jù)，但并不具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)的能力。因此，在常規(guī)解碼后，通過對(duì)解碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地糾錯(cuò)來提高對(duì)航空器監(jiān)視的完整性顯得十分重要。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)ADS-B位置信息的糾錯(cuò)方法，用以在接收信號(hào)較弱或信號(hào)交疊時(shí)，提高對(duì)位置信息的解碼率，增強(qiáng)對(duì)飛機(jī)航跡的連續(xù)性和完整性監(jiān)視。
[0004]本發(fā)明提供一種針對(duì)ADS-B位置信息的糾錯(cuò)方法，其中包括:
[0005](I)獲取1090ES報(bào)文中的確定性信息以及能滿足對(duì)空間位置進(jìn)行精確外推的條件；
[0006](2)根據(jù)最近正確解碼的位置點(diǎn)、速度以及當(dāng)前位置點(diǎn)與上一正確解碼位置點(diǎn)之間的時(shí)差信息，對(duì)此架飛機(jī)進(jìn)行位置點(diǎn)外推。
[0007](3)以外推位置點(diǎn)為中心，從經(jīng)度、緯度和高度三個(gè)方向擴(kuò)展出一個(gè)三維空間位置點(diǎn)陣；
[0008](4)米用基于 CUDA (Compute Unified Device Architecture,統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu))技術(shù)的高速圖形處理器(GPU)對(duì)擴(kuò)展出的空間位置點(diǎn)陣?yán)锏拿總€(gè)位置點(diǎn)進(jìn)行1090ES反編碼，形成對(duì)應(yīng)的反編碼矩陣；
[0009](5)將矩陣中每一個(gè)反編碼序列與當(dāng)前接收?qǐng)?bào)文作相關(guān)度檢測，獲取相關(guān)度最高的反編碼序列，并作相關(guān)度門限判斷；
[0010](6)對(duì)相關(guān)度最高的反編碼序列所對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)進(jìn)行可靠性檢測；[0011](7)將滿足可靠性檢測的位置點(diǎn)作為本條接收?qǐng)?bào)文的解碼結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)帶有誤碼的報(bào)文進(jìn)行糾錯(cuò)。
[0012]本發(fā)明在正確接收三個(gè)字節(jié)的飛機(jī)識(shí)別碼的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)含有誤碼的ADS-B位置信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)多位糾錯(cuò)，有效解決因干擾和信號(hào)微弱引起的報(bào)文解碼丟點(diǎn)問題，并可用位置點(diǎn)精確外推方法提高目標(biāo)位置信息的數(shù)據(jù)率，用于實(shí)時(shí)監(jiān)視。
[0013]動(dòng)態(tài)多位糾錯(cuò)是指可以對(duì)誤碼出現(xiàn)位置不固定，誤碼個(gè)數(shù)不固定的報(bào)文信息進(jìn)行糾錯(cuò)。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明解碼糾錯(cuò)流程圖
[0015]圖2為本發(fā)明對(duì)地速度分解示意圖
[0016]圖3為本發(fā)明大地直角坐標(biāo)系下升速分解示意圖
[0017]圖4為GPU處理架構(gòu)
五、具體實(shí)施方法
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整地描述。由于對(duì)實(shí)施例的闡述是具體的，不能涵蓋本發(fā)明的所有實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)新性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]表1為本發(fā)明所述ADS-B消息格式結(jié)構(gòu),對(duì)于一架安裝有ADS-B設(shè)備的飛機(jī)來說，它發(fā)出的ADS-B消息中，DF、CA (CF或AF)及ICAO地址是固定的。
`[0020]
? ?丄+/丄 1^5 6^8 9^32 33-8889~112
比雛[5][3][24]__[56][24]
字段名 DF=1000l CA AAICAO地址 ADS-B消息ME字段 PI
CF=OOO AAICAO 地址 ADS-B 消息 ME 字段 PI
字段名 DF=IOOlO----
CF=OOl AA非ICAO地址 ADS-B消息ME字段 PI
字段名DF=IOOll AF=OOO AAICAO 地址 ADS-B 消息 ME 字段 PI^
順序高—低高—低高—低高—低高—低
[0021]表1
[0022]表2為本發(fā)明所述的ADS-B位置消息中ME字段各部分的意義，其中的單/雙天線、時(shí)間[T]是固定不變的，監(jiān)視類型、監(jiān)視狀況及高度信息中的增長單位是短穩(wěn)的。
[0023]
消息中的 33 ~37 38~39 ~40~ 41-52 53~5455-71 72-88比特位置 [5] [2] [I] [12] [I] [I] [17] [17]_ME 中位 1^5 6^7 8 9^20 2122 23~39 40-56
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種ADS-B位置消息的外推糾錯(cuò)方法，其特征在于:利用獲取某架飛機(jī)的先驗(yàn)信息對(duì)此飛機(jī)播報(bào)的當(dāng)前位置報(bào)文進(jìn)行動(dòng)態(tài)多位糾錯(cuò)，具體為: (1)獲取某架飛機(jī)1090ES數(shù)據(jù)鏈下行報(bào)文中的確定性信息以及能滿足對(duì)空間位置進(jìn)行精確外推的條件； (2)根據(jù)最近正確解碼的位置點(diǎn)、速度以及當(dāng)前位置點(diǎn)與上一正確解碼位置點(diǎn)之間的時(shí)差信息，對(duì)此架飛機(jī)進(jìn)行位置點(diǎn)外推； (3)以外推位置點(diǎn)為中心，從經(jīng)度、緯度和高度三個(gè)維度擴(kuò)展出一個(gè)三維空間位置點(diǎn)陣； (4)對(duì)擴(kuò)展出的空間位置點(diǎn)陣?yán)锏拿總€(gè)位置點(diǎn)根據(jù)固定先驗(yàn)信息進(jìn)行1090ES格式的反編碼，形成對(duì)應(yīng)的反編碼矩陣； (5)將矩陣中每一個(gè)反編碼序列與當(dāng)前接收?qǐng)?bào)文作相關(guān)度檢測，獲取相關(guān)度最高的反編碼序列，并作相關(guān)度門限判斷； (6)對(duì)相關(guān)度最高的反編碼序列所對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)進(jìn)行可靠性檢測； (7)將滿足可靠性檢測的位置點(diǎn)作為本條接收?qǐng)?bào)文的解碼結(jié)果，完成對(duì)當(dāng)前接收?qǐng)?bào)文的糾錯(cuò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADS-B位置消息的外推糾錯(cuò)方法，其特征在于:所述的反編碼矩陣的形成過程為:對(duì)擴(kuò)展出的空間位置點(diǎn)陣采用多線程調(diào)度，利用基于CUDA(ComputeUnified Device Architecture,統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu))的GPU(Graphic Processing Unit,圖形處理器)多運(yùn)算核心進(jìn)行快`速并行處理，近乎實(shí)時(shí)地形成1090ES格式的反編碼矩陣，再利用CPU作相關(guān)度檢測，獲取最高相關(guān)度報(bào)文對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADS-B位置消息的外推糾錯(cuò)方法，其特征在于:利用先驗(yàn)信息進(jìn)行外推糾錯(cuò)的計(jì)算量不受當(dāng)前接收?qǐng)?bào)文誤碼數(shù)量的影響，只取決于飛機(jī)播報(bào)的速度信息以及時(shí)差?目息的精確程度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADS-B位置消息的外推糾錯(cuò)方法，其特征在于:在計(jì)算出當(dāng)前不完全正確接收的報(bào)文中所蘊(yùn)含的位置信息后，還需進(jìn)行可靠性檢測，具體過程為:根據(jù)最近正確解碼點(diǎn)為中心形成一個(gè)和飛機(jī)速度及時(shí)差有關(guān)的擴(kuò)大了的一個(gè)空域范圍，若計(jì)算出的位置點(diǎn)落在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，則接收此點(diǎn)作為正確解碼點(diǎn)，反之丟棄此報(bào)文，等待下一條報(bào)文進(jìn)行糾錯(cuò)處理。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK103795512SQ201310710549
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】唐小明, 張濤, 金林, 徐志斌, 楊彬彬 申請(qǐng)人:煙臺(tái)三航雷達(dá)服務(wù)技術(shù)研究所有限公司, 中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院