基于自动相关监视技术的目标获取及跟踪.docx

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1、基于ADS-B技术的目标获取及跟踪TargetcapturingandtrackingbasedonADS-Btechnique0引言广播式自动相关监视ADS-B(AutomaticDependentSurveillance-Broadcast)是国际民航组织确定的未来主要监视技术，它是一种基于全球卫星定位系统和利用空地、空空数据链通信完成交通监视和信息传递的空管监视新技术[1]。利用该技术，目标（航行器、地面车辆等）可以面向所有用户自动周期性地广播监视数据，提供呼号、位置、高度、速度、航向、爬升/下降率等丰富的信息，其它的目标、地面站、网关都可以通过数据链

2、接收此数据，并应用于各种用途（如空中交通监视服务、未来空-空监视服务等）。与传统的雷达系统监视技术相比较，ADS-B具有数据更新率快、精度高、监视信息丰富、建设维护成本低、使用寿命长等明显优势。中国民航高度重视新航行技术的应用与实施，不断加强ADS-B技术研究与应用，在技术政策与规章标准制定、机载设备加改装，地面设备研制生产、技术验证与试验运行等方面开展了大量工作，为ADS-B地空监视（ADS-BOUT[2]）的实施奠定了基础。加快推广应用ADS-B也是我国由民航大国向民航强国迈进，建设新一代航空运输系统的重要任务之一。中国民航结合自身监视的现状和未来航空业

3、发展的需求，确定了我国运输航空ADS-B采用1090MHz扩展电文（1090ES）数据链技术，并制定了ADS-B发展规划、应用原则和总体策略，同时也提出了中国民航ADS-B地面站点建设实施路线。1090ESADS-B地面站接收和处理1090MHz扩展电文信息，在产生欧控监视数据交换标准文档ASTERIXCategory021[2]报告前后，需要完成目标位置信息的初始化和合理性检查，即对信息解码产生的目标位置进行检查、校验和判断。这个处理过程实质上就是目标的获取和跟踪。1地面站基本功能在解释这个目标处理过程之前，有必要先介绍一下1090ES地面站（接收）设备的

4、基本功能：地面站是ADS-B系统的重要组成部分，其通过RF天线接收由航行器和场面车辆所广播出来的信息，并对这些信息进行提取和解码，经处理后产生标准的数据报告传给用户。1090ES地面站（接收）设备的原理框图如下图1所示。内部自检（BITE）UTC时钟同步1090ES接收地面站管理和状态报告报告产生时钟同步接口RF接口管理接口用户接口图11090ES地面站（接收）设备的原理框图1090ES接收：接收并解码1090MHz扩展电文信息，将这些信息发往后级模块完成信息的处理和输出。报告产生：完成信息的处理，组织输出报告的数据项。通过配置，ADS-B地面站可以同时向多

5、个用户系统提供不同的服务，为了确保与现有监视数据处理系统和工具的兼容，采用标准的ASTERIXCategory021报文作为其目标报告输出格式。此外，ADS-B服务还可以包括周期性地输出地面站状态报告（ASTERIXCategory023[3]）和ASTERIX版本报告。协调世界时（UTC）时钟同步：使地面站内部时钟与UTC同步。UTC时间用于表示时间的适用性，并为输出报告标记时间戳和用于其它用途。内部自检（BITE）：地面站周期性地完成设备内部自检工作，并将自检结果报地面站管理和状态报告模块。地面站管理和状态报告：用户可通过管理接口，获取地面站各子系统的状

6、态信息，并实现控制和配置地面站的功能。0目标的获取目标的获取阶段从地面站接收到目标的第一个信息，或者是目标的位置数据已过期后，重新开始接收到的第一个信息开始。一般情况下，在这个阶段由于目标还没有被校验，ADS-B地面站并不会输出目标的ASTERIXCategory021报告，典型的做法是在正确接收到2个奇偶信息对后确定获取目标，并输出报告[4]。但是，通过修改配置，也可以允许输出未经校验的目标的Category021报告，在V0.23以后的版本，Category021报告都会指示出该目标是未经校验的。0.1距离检查目标获取的第一步就是对目标最初的位置进行距离

7、检查，判断其是否位于地面站可靠的接收区域内，这个可靠的区域一般是指地面站的最大作用范围，它会受到天线增益和地形的影响。在距离检查期间，由于尚未进行目标校验，所以地面站不会输出目标报告，如果需要输出这些报告用于监视等功能，也可以通过修改配置来实现。距离检查可以有多种方式，图2是其中的一个例子。图2距离检查流程从上图2中可以看出，通过接收符合要求的奇偶位置信息对来判断空中或地面位置，信息对需要符合要求如下：奇偶空中位置信息对，信息间时间间隔应少于10秒；奇偶地面位置信息对，如果两个信息中的一个解码后的地速大于25海里/小时或未知，则两个信息的时间间隔小于10秒，

8、如果两个信息的地速都≤25海里/小时，则时间间隔为5