基于ADS-B的航空器测高系统误差评估方法

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1、2017年4月第43卷第4期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsApril2017V01．43No．4http：f}bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0308基于ADS-B的航空器测高系统误差评估方法金开研1’2，朱衍波1’2’3一，许有臣1’2(1．民航数据通信有限责任公司研究与发展中心，北京100083：2．国家空管新航行

2、系统技术重点实验室，北京1000833．北京航空航天大学电子信息学院，北京100083)摘要：针对基于广播式自动相关监视(ADS—B)数据的航空器高度保持性能监控中测高系统误差准确评估问题，提出了基于核平滑和混合正态分布模型的数据平滑和拟合分析方法。提出了ADS—B信息低分辨率高度数据的核平滑方法，通过比较分析得到了数据平滑的最优窗宽，基于实测数据的分析证明了该方法对于航空器测高系统误差评价的有效性。针对航空器使用的2套独立的测高学设备具有不同的高度保持性能分布特征的问题，提出了基于混合正态分布模型的拟合分析方法

3、，实测结果表明，该方法可以准确拟合航空器测高系统误差的双峰特征。本文所提出的方法已经在中国RVSM航空器高度保持性能的实际分析中使用，分析结果满足国际民航组织的相关要求。关键词：广播式自动相关监视(ADS．B)；测高系统误差；核平滑；混合高斯分布；模型拟合中图分类号：V241．4+21；0212文献标识码：A文章编号：1001．5965(2017)04-0685—092007年11月，中国民航在8400～12500m的高空航路实施了缩小垂直间隔(ReducedVerti—calSeparationMinimum，

4、RVSM)标准，将高空航路的垂直间隔从600m缩小到300m。RVSM的实施有效增加了中国民航高空航路容量，也对航空器的高度保持性能提出了更加苛刻的要求。航空器的高度保持性能是航空器对所指定飞行的高度层的符合性能力，反映了由于测高系统误差(AltimetrySystemError，ASE)和指定高度偏差(AssignedAttitudeDeviation，AAD)导致的垂向飞行误差。由于不同航空器具有不同的ASE，并且ASE会随机龄的增长或航空器的加改装产生变化，因此国际民航组织(InternationalCiv

5、ilAviationOrganization，ICAO)要求各国民航必须对本国民用航空器的ASE进行定期评估，避免由于航空器ASE过大导致实际飞行高度严重偏离规定高度，从而给航路飞行带来安全隐患‘“。目前，国际民航通行的航空器高度保持性能评价技术包括机载监控和地基监控2种。机载监控基于与航空器机载设备独立的GPS接收机采集的航空器真实几何位置信息，需要采用跟飞的方式采集数据，由于其自身采集限制，使用机载监控，无法实现批量采集数据，难以实现对整个空域内航空器ASE的批量分析和性能评估。从而，目前欧洲、美国、日本等国

6、家和地区都使用地基监控系统对其空域内的航空器进行高度保持性能监控。传统的地基监控实质上是由4～5个地面站组成，可以覆盖一定空域范围的广域多点定位系统，利用地基监控系统，可以明显改善机载监控系收稿日期：2016-04-18；录用日期：2016-07—16；网络出版时间：2016-08-2215：55网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160822．1555．002．html基金项目：国家自然科学基金(U1433114)；民航科技创新引导资金(20150205){通

7、讯作者：E-mail：zyb@buaa．edu．cn引用格式：金开研，朵衍波，许有臣．基于ADS-B的航空器测高系统误差评估方法口j．北京航空航天大学学报，2017，43(4)：685—693．jINKY．ZHUYB．XUYC．ErrorevaluationmethodofaircraftahimetrysystembasedonADS-BFJ]．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43(4)：685-693(inChinese)

8、．686北京航空航天大学学报2017年统数量严重不足的问题，但是传统的地基监控系统也存在成本高、建设周期长等不足旧。。Lebedev¨刮于2002年提出将广播式自动相关监视(ADS—B)作为解算航空器高度保持性能的数据源，进而提出使用临近多航空器高度比较的方式求解航空器ASE值的方法。ADS．B通过航空器自主广播自身位置实现地空和空空监视。利用ADS—B信息的航空器几何高