一种ads-b位置消息的外推纠错方法
【专利摘要】本发明公开了一种ADS-B位置消息的外推纠错方法。通过获取某架飞机的最近正确解码的位置点、速度信息、以及当前位置点与上一条正确解码点之间的时差信息，对飞机当前位置进行预测。根据预测点形成一个三维空间位置点阵，对所有位置点进行CPR编码，加上获取的飞机广播报文中的确定性信息，形成一组ADS-B报文的反编码矩阵。使当前报文提取的数据与所有反编码报文进行相关处理，选取相关度最大的报文所对应的位置点进行可靠性检测，检测成功后作为飞机当前的位置点，完成对此条报文的纠错。该方法突破传统通道纠错方式，具有对随机多位误码的纠错能力，且计算量并不随误码的增加而增加。
【专利说明】—种ADS-B位置消息的外推纠错方法
一、【技术领域】
[0001]本发明涉及民航自动相关监视系统信号接收解码【技术领域】，具体为一种利用正确接收的ADS-B位置和速度信息进行位置精确外推，在外推点形成扩展的位置点反编码矩阵，通过与当前接收的己知部分报文的位置消息作相关度检测来实现对错误报文进行纠错的方法。
二、【背景技术】
[0002]广播式自动相关监视系统(ADS-B)，是未来新航行系统的重要空中交通监视手段之一。因其自主向外广播自身的位置、速度、识别码等信息，飞机可以实现在航路上的相互监视，在终端区域由地面站进行监视，在二次雷达监视盲区的机场区域由塔台监视。在空中交通日益密集的背景下，对航空器进行不间断的监视显得尤为重要。ADS-B系统大约每0.5秒向外广播一次自身的位置信息，但在日益复杂的电磁环境下以及在较远的距离上，接收数据的误码率显著上升，对航空器的不连续监视将对航空安全造成严重影响。目前ADS-B采用的主流数据链是国际民航组织推荐的可兼容二次雷达S模式的1090ES数据链，其采用的调制方式是PPM(Pulse Position Modulation,脉冲位置调制)。PPM调制方式的抗干扰能力仅仅比脉冲调制稍好，在复杂电磁环境下受到干扰产生误码的情况极其普遍。1090ES数据链中每条报文的最后24比特为CRC校验位，作为报文是否被正确接收的判断依据，但并不具有对数据进行纠错的能力。因此，在常规解码后，通过对解码的数据进行有效地纠错来提高对航空器监视的完整性显得十分重要。
三、
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种针对ADS-B位置信息的纠错方法，用以在接收信号较弱或信号交叠时，提高对位置信息的解码率，增强对飞机航迹的连续性和完整性监视。
[0004]本发明提供一种针对ADS-B位置信息的纠错方法，其中包括:
[0005](I)获取1090ES报文中的确定性信息以及能满足对空间位置进行精确外推的条件；
[0006](2)根据最近正确解码的位置点、速度以及当前位置点与上一正确解码位置点之间的时差信息，对此架飞机进行位置点外推。
[0007](3)以外推位置点为中心，从经度、纬度和高度三个方向扩展出一个三维空间位置点阵；
[0008](4)米用基于 CUDA (Compute Unified Device Architecture,统一计算设备架构)技术的高速图形处理器(GPU)对扩展出的空间位置点阵里的每个位置点进行1090ES反编码，形成对应的反编码矩阵；
[0009](5)将矩阵中每一个反编码序列与当前接收报文作相关度检测，获取相关度最高的反编码序列，并作相关度门限判断；
[0010](6)对相关度最高的反编码序列所对应的位置点进行可靠性检测；[0011](7)将满足可靠性检测的位置点作为本条接收报文的解码结果，从而实现对带有误码的报文进行纠错。
[0012]本发明在正确接收三个字节的飞机识别码的情况下实现对含有误码的ADS-B位置信息进行动态多位纠错，有效解决因干扰和信号微弱引起的报文解码丢点问题，并可用位置点精确外推方法提高目标位置信息的数据率，用于实时监视。
[0013]动态多位纠错是指可以对误码出现位置不固定，误码个数不固定的报文信息进行纠错。
四、【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明解码纠错流程图
[0015]图2为本发明对地速度分解示意图
[0016]图3为本发明大地直角坐标系下升速分解示意图
[0017]图4为GPU处理架构
五、具体实施方法
[0018]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚完整地描述。由于对实施例的阐述是具体的，不能涵盖本发明的所有实施例，本领域普通技术人员在没有作出创新性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0019]表1为本发明所述ADS-B消息格式结构,对于一架安装有ADS-B设备的飞机来说，它发出的ADS-B消息中，DF、CA (CF或AF)及ICAO地址是固定的。
`[0020]
? ?丄+/丄 1^5 6^8 9^32 33-8889~112
比雛[5][3][24]__[56][24]
字段名 DF=1000l CA AAICAO地址 ADS-B消息ME字段 PI
CF=OOO AAICAO 地址 ADS-B 消息 ME 字段 PI
字段名 DF=IOOlO----
CF=OOl AA非ICAO地址 ADS-B消息ME字段 PI
字段名DF=IOOll AF=OOO AAICAO 地址 ADS-B 消息 ME 字段 PI^
顺序高—低高—低高—低高—低高—低
[0021]表1
[0022]表2为本发明所述的ADS-B位置消息中ME字段各部分的意义，其中的单/双天线、时间[T]是固定不变的，监视类型、监视状况及高度信息中的增长单位是短稳的。
[0023]
消息中的 33 ~37 38~39 ~40~ 41-52 53~5455-71 72-88比特位置 [5] [2] [I] [12] [I] [I] [17] [17]_ME 中位 1^5 6^7 8 9^20 2122 23~39 40-56
[0024]
【权利要求】
1.一种ADS-B位置消息的外推纠错方法，其特征在于:利用获取某架飞机的先验信息对此飞机播报的当前位置报文进行动态多位纠错，具体为: (1)获取某架飞机1090ES数据链下行报文中的确定性信息以及能满足对空间位置进行精确外推的条件； (2)根据最近正确解码的位置点、速度以及当前位置点与上一正确解码位置点之间的时差信息，对此架飞机进行位置点外推； (3)以外推位置点为中心，从经度、纬度和高度三个维度扩展出一个三维空间位置点阵； (4)对扩展出的空间位置点阵里的每个位置点根据固定先验信息进行1090ES格式的反编码，形成对应的反编码矩阵； (5)将矩阵中每一个反编码序列与当前接收报文作相关度检测，获取相关度最高的反编码序列，并作相关度门限判断； (6)对相关度最高的反编码序列所对应的位置点进行可靠性检测； (7)将满足可靠性检测的位置点作为本条接收报文的解码结果，完成对当前接收报文的纠错。
2.根据权利要求1所述的ADS-B位置消息的外推纠错方法，其特征在于:所述的反编码矩阵的形成过程为:对扩展出的空间位置点阵采用多线程调度，利用基于CUDA(ComputeUnified Device Architecture,统一计算设备架构)的GPU(Graphic Processing Unit,图形处理器)多运算核心进行快`速并行处理，近乎实时地形成1090ES格式的反编码矩阵，再利用CPU作相关度检测，获取最高相关度报文对应的位置点。
3.根据权利要求1所述的ADS-B位置消息的外推纠错方法，其特征在于:利用先验信息进行外推纠错的计算量不受当前接收报文误码数量的影响，只取决于飞机播报的速度信息以及时差?目息的精确程度。
4.根据权利要求1所述的ADS-B位置消息的外推纠错方法，其特征在于:在计算出当前不完全正确接收的报文中所蕴含的位置信息后，还需进行可靠性检测，具体过程为:根据最近正确解码点为中心形成一个和飞机速度及时差有关的扩大了的一个空域范围，若计算出的位置点落在这个区域内，则接收此点作为正确解码点，反之丢弃此报文，等待下一条报文进行纠错处理。
【文档编号】H04L1/00GK103795512SQ201310710549
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】唐小明, 张涛, 金林, 徐志斌, 杨彬彬 申请人:烟台三航雷达服务技术研究所有限公司, 中国人民解放军海军航空工程学院