基于ADS-B的飞机高度保持性能实时监控技术研究

admin · 发表于 2022-9-15 13:55:05

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随着RVSM空域飞行流量不断地增加，为了确保飞行安全，必须及时准确的向管制部门提供高精度的飞机高度监视数据，以帮助其分析飞机的高度保持性能。飞机的高度保持性能反映的是飞机实际飞行高度对指定飞行高度的符合性，可以通过飞机的总高度保持偏差（TVE, Total Vertical Error）来量化，具体由高度测量系统误差(ASE, Altimeter System Error)和高度设置偏差(AAD, Altitude Assigned Deviation)两部分组成。首先，本文就目前ICAO（国际民航组织）提出的一种利用ADS-B（广播式自动相关监视）几何高度数据进行高度监视的方法进行了讨论。分析了ADS-B两种数据链（UAT和1090ES）的数据模型，并利用单因素方差分析和T检验分析的方法，对ADS-B几何高度数据作为高度监视的数据来源的可行性进行了交叉验证，确定了ADS-B数据的精度满足高度保持性能监视的要求。然后，本文探索利用AMDAR(航空器气象资料下传)气象数据实时、准确和沿航路的特点，就AMDAR报文的解析、处理和质量控制模型和方法进行了研究，设计了一套完整的AMDAR数据解析及预处理流程，为后续计算提供了准确的数据源。然后以理想条件下的气压高度和几何高度标准对应关系出发，利用接收到的AMDAR数据，引入实际大气环境数据，实时计算飞行层实际几何高度，建立了以AMDAR气象数据为基础的真实气压高度模型。在此基础上，本文深入研究了气压高度和几何高度的坐标系特点和性质，建立了气压高度-几何高度转换模型。一方面，利用理想气体方程和实际飞行环境微分压高关系式，推出了度量标准的转换方法；另一方面，分析了WGS-84的参考椭球面和气压高度的大地水准面之间的差异，确定了以大地水准面因子为基础的基准面转换方法。由此，实现了飞行层实际气压高度到几何高度的转换。最后，本文设计并实现了一个基于ADS-B的高度保持性能监视仿真系统的原型系统，系统结构采用分层的思想进行组织。主要分为数据层、业务层和显示层，通过实现ADS-B数据导入和处理，AMDAR数据解析及质量控制，基于AMDAR气象数据的飞行层气压-几何高度转换解算等功能，对飞机高度保持性能进行有效评估，为我国空管部门提供了一种新的飞机高度保持性能监视参考方案。

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