MLAT中心站报文关联技术研究

发布时间：2020-09-21 07:17

　　随着机场建设及民航业的快速发展,作为新型监视技术的多点定位系统(Multilateration,MLAT)越来越得到人们的重视,影响MLAT精度的一个重要因素是中心站报文的关联,中心站通过将各个接收站发送的大量混杂报文中的同一架飞机的同一个报文关联,进而利用时间戳信息求得到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的值,达到对目标定位的目的。中心站报文关联技术被分为两个步骤,中心站报文的分类和非直达波(Non-Line of Sight,NLOS)报文的处理。首先,通过查阅大量的相关文献,总结出了MLAT系统的国内外研究现状,以及非直达波报文处理的研究现状。其次,对多点定位系统的原理及其系统结构进行了总结。多点定位系统主要运用到达时间差定位法,其基本的定位求解算法包括泰勒级数展开法和CHAN算法,现阶段将上述两种算法相结合的混合定位算法为高效的定位解算方法。然后,讨论了多点定位系统中心站报文分类的问题。多点定位系统的地面接收站每隔一段固定的时间便将此时间段内接收到的所有报文发送至中心处理站,每一个报文中包含有基站编号、飞机地址码、消息源码及时间戳信息。中心站需要利用报文中的信息,将同一架飞机同一个消息的不同到达时间(Time of Arrival,TOA)关联起来,从而实现报文的关联。报文分类的目的是将同一架飞机的同一个报文提取出来。通过定义最大报文时间间隔和反射报文时间间隔完成了报文分类。为报文的高效关联奠定了基础工作。接着,研究了非直达波报文的识别方法。报文分类后,剩余的报文中仍然有可能存在非直达波报文,所以需要对非直达波报文进行识别。对非直达波报文识别的两种残差法进行了研究,并提出了将两种残差法结合起来的第一种改进方法。接着分析了第一种改进方法的弊端,提出了一种基于几何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)值选站的非直达波识别方法,通过仿真实验得出此改进方法可以在不增加计算复杂度的基础上,增加非直达波误差识别率的结论。最后,对本文工作做出了总结,点明了研究中的不足,对今后的研究做出了展望。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V35
【部分图文】：

消息,字段,定位中心,报文格式

图 3-1 多点定位中心站报文格式由图 3-1 可以看出，模式 S 消息的 DF 字段占据消息数据的前 5 位，其中，DDF=16 的消息是由空中防撞系统（TCAS）使用的空对空监视应答。一般来说多数的普通 S 模式应答，是包含高度数据的监视应答。DF=04 为询问形式，其中，AC 字段中包含高度的代码。AC 字段是由 13 位，其相当于二次监视雷达（Secondary Surveillance Radar, SSR）应答代码脉B, C, D (各 3 个)脉冲，再加上二次监视雷达中没有用到的 X 脉冲。在 AC 字段中，第 7 个脉冲相当于二次雷达应答的 X 脉冲位，并改名成 MM 位值为 0，则这个高度码只为简单的用于二次雷达的模式 C 应答，在这种情况位应该为 0。若 M 位处的值设置成 1，则剩余的 AC 字段中的 12 个脉冲，表单位的飞机高度信息。DF=5 是另外的监视应答，其相当于 DF=4 的 AC 字段位置的地方是 ID 字段

示意图,报文,时间间隔,示意图

图 3-2 最大报文时间间隔示意图 3-2 中实线表示中心处理站接收到的飞机 A 发送的报文，虚线表示中心的其他飞机发送的报文。在最大报文时间间隔1ΔT 内，只存在飞机 A 的报文，即此时间间隔内的所有实线表示的报文。而在此时间间隔以外的文，为飞机 A 的另一个消息的报文。下来通过数学理论证明出最大报文时间间隔的合理取值。首先假设在某署N 个接收站作为多点定位系统的地面接收站，接收站的编号为 0 到接收站的位置坐标分别为 ,n n（x y）。假设此 N 个接收站之间的0,1 1, 0,1 1, ) N k = N n ≠k，即：2 2,( ) ( )n k n k n kd = x x + y y( 设目标位置坐标为 ( x , y )，目标到这 N 个接收站的距离

示意图,报文,时间间隔,取值

1, 1} min { | 0,1, 1}n nDt n N t n Nc= = ≤(以同一个消息到达 N 个接收站的所有到达时间差的最大值为消息在间站之间的传播时间。以检测时间间隔需要满足：1DTcΔ ≥ (况下，最大报文时间间隔1=DTcΔ 。图 3-3 所示，为最大报文时间间隔的取值示意图。D

【相似文献】