基于GIS的ADS-B地面站信号覆盖分析及布站选址研究

发布时间：2017-10-28 11:32

  本文关键词：基于GIS的ADS-B地面站信号覆盖分析及布站选址研究

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【摘要】：广播式自动相关监视技术(ADS-B)是国际民航组织确定的未来主要监视技术。ADS-B充分结合了卫星导航技术、通讯技术、机载以及地面站设备等多种技术,获得更大的覆盖范围,使得空中交通监视手段越发安全和高效,同时飞行员和地面管制员的运行态势感知能力、空中交通运行效率、空域容量与安全水平得到了有效的提高。推广和应用ADS-B技术是建设下一代民航运输体系的重要任务之一。针对ADS-B基站信号覆盖分析及布站的研究,本文主要做了四方面工作:首先,结合基站附近真实地貌,建立视距传播模型。通过电磁仿真手段有限元法,仿真符合民航规范的ADS-B天线,对远场辐射场强进行分析,计算导航设备覆盖范围。其次,分析航空信道特点,针对不同的地形,采用不同的无线信道模型进行建模,并提出一套完整的计算ADS-B地面站信号覆盖分析方法。再次,结合ADS-B组网的要求和特点,总结ADS-B地面站组网的意义、原则和评价指标。采用实数编码和最优保存策略,实现ADS-B地面站优化布站。最后,借助三维地理信息系统U-GIS平台,完成并实现地面站信号覆盖和组网三维可视化。结合实际地面站设备性能和详细的地形数据,仿真天津东丽区、成都双流县地面站信号覆盖范围。采用真实数据进行验证,表明本文计算地面站信号覆盖范围与真实情况接近,可以更科学地评价ADS-B地面站覆盖性能。地面站组网的实验结果说明,本文算法满足民航要求和组网原则,同时得到了尽可能大的空域监视能力。评价指标均优于基本遗传算法,并且提高了收敛精度、加快了收敛速度,保证了算法的收敛性。
【关键词】：ADS-B 监视 信号覆盖范围 组网 三维可视化
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 主要工作和论文结构13-15
• 第二章 ADS-B系统概述15-19
• 2.1 ADS-B的工作原理和功能15-18
• 2.2 ADS-B的应用18
• 2.3 小结18-19
• 第三章 ADS-B地面站信号覆盖分析19-49
• 3.1 视距传播模型19-20
• 3.2 ADS-B天线建模20-29
• 3.2.1 双锥天线20-22
• 3.2.2 方向图综合理论22-26
• 3.2.3 ADS-B天线仿真26-29
• 3.3 航空信道建模29-34
• 3.3.1 开阔区域航空无线信道建模及仿真29-31
• 3.3.2 地形不规则区域航空无线信道建模及仿真31-34
• 3.4 计算ADS-B地面站信号覆盖范围方法34-37
• 3.4.1 开阔区域地面站信号覆盖计算方法35-36
• 3.4.2 地形不规则区域地面站信号覆盖计算方法36-37
• 3.5 ADS-B地面站信号覆盖仿真37-46
• 3.5.1 开阔区域地面站信号覆盖仿真37-41
• 3.5.2 地形不规则区域地面站信号覆盖仿真41-46
• 3.6 H15航路ADS-B地面站信号覆盖仿真46-48
• 3.7 小结48-49
• 第四章 ADS-B基站组网优化49-59
• 4.1 ADS-B组网概述49-51
• 4.1.1 ADS-B组网原则49-50
• 4.1.2 ADS-B组网评价指标50-51
• 4.2 布站选址算法51-56
• 4.2.1 组网数学模型51-52
• 4.2.2 算法流程52-54
• 4.2.3 仿真实验及结果分析54-56
• 4.3 组网三维显示56-58
• 4.4 小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 工作总结59-60
• 5.2 未来研究方向及展望60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士期间发表的论文67

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