專利名稱：一種廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法
技術領域：
本發明涉及導航系統技術領域，尤其涉及一種廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法。
背景技術：
ADS (自動相關 監視)是ICAO (國際民用航空組織)在新航行系統中所推薦的一種新興的監視技術。所謂自動相關監視系統，是指記載導航系統獲得的導航信息，通過衛星數據鏈或甚高頻空一地數據鏈，自動實時地發送到地面接收和處理系統，然后轉換傳輸報文格式后以網絡方式將數據發給地面管制中心，通過顯示設備提供偽雷達畫面，供空中交通管理人員和航空管理人員等監視飛機的運行狀態。ADS-B (廣播式自動相關監視)是飛機以廣播的方式對外發送位置、高度、速度等信息，供地面設備接收后解析處理形成航跡。S模式數據鏈目標在發送ADS-B(廣播式自動相關監視)報文時，受限于帶寬和處理能力，每條報文被限制在112bit，有效的位置數據項僅為34bit (包括17bit經度數據項和17bit緯度數據項)，單獨一條報文不能獨立提供飛機當時所在的經度和緯度。同樣，ADS-B地面設備接收機載報文時，是無法從一條單獨的ADS-B報文中提取準確的位置信息的，必須接收多個連續的報文，才能計算獲得飛機的初始位置信息。如果中途某一報文丟失，則計算初始點跡可能會失敗，所以需要某種方法在報文不連續時仍舊能夠完成航跡初始化建立。
發明內容
本發明的目的針對現有技術中S模式下單獨一條報文不能得到廣播式自動相關監視目標的航跡的技術問題，提供一種航跡建立方法。本發明的另外一個目的是針對在接收報文的過程中出現報文丟失的情況下，還能進行航跡建立的方法。使得設備即使因通信能力影響出現報文丟失，仍舊能夠保持和維護當前航跡狀態，并根據后續位置報告繼續航跡初始化過程，直至建立初始點跡。本發明的目的通過下述技術方案來實現
一種廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其具體包含以下步驟
步驟I.將航跡建立的過程分為五個階段，每個階段分別對應一種狀態，其分別為航跡終止狀態、航跡初始化狀態、范圍檢查狀態、航跡獲取狀態和航跡維持狀態；
步驟2.機載設備對位置信息進行拆分，以廣播的方式向地面發送位置信息的報文，所述報文以奇、偶編碼的方式交替發送；
步驟3.地面設備未接收到目標報文時，為航跡終止狀態；收到第一條報文后，進入航跡初始化狀態；
步驟4.地面設備接收到第二條且與第一條奇偶成對的報文時，進入范圍檢查狀態，將第一條和第二條這對奇偶報文進行全局解碼，獲得初始位置，將獲得的初始位置與地面設備的本地位置進行范圍檢查，判斷是否在地面設備的有效接收范圍內，是，則繼續接收處理后續報文，否，則丟棄第二條報文，停止后續處理；
步驟5.地面設備接收到第三條報文時，進入航跡獲取狀態，將第三條報文和步驟4中全局解碼獲得的初始位置進行本地解碼，計算本地解碼位置，并比較初始位置和本地解碼位置，如符合飛機飛行速度要求，則繼續接收處理后續報文，否則將第三條報文丟棄，停止后續處理；
步驟6.地面設備接收到第四條且與第三條奇偶成對的報文時，將第四條報文與步驟5中的本地解碼位置進行本地解碼，獲得新的本地解碼位置，再根據第三條報文和第四條報文這對奇偶報文計算全局解碼位置，如果全局解碼位置等于新的本地解碼位置，則該位置即為航跡建立的位置，進入航跡維持狀態，否則將第四條報文丟棄，停止后續處理。更進一步地，上述方法還包括，在航跡建立后，后續收到的報文與前一個位置進行本地解碼，繼續得到新的本地解碼位置，從而形成連續的航跡。
更進一步地，當收到的第二條報文與第一條報文奇偶不成對時，將第二條報文更新為第一條報文，并進行后續處理。更進一步地，在上述全局解碼失敗的情況下，丟棄該條報文，并回到航跡終止狀態重新開始航跡建立。更進一步地，上述步驟5中比較初始位置和本地解碼位置，具體為比較步驟4中全局解碼得到的初始位置和本地解碼位置的時間差和距離，確保30s內距離不超過6海里。更進一步地，當收到的第四條報文與第三條報文奇偶不成對時，將第四條報文更新為第三條報文，并進行后續處理。更進一步地,上述航跡終止狀態、航跡初始化狀態、范圍檢查狀態和航跡獲取狀態的有效時間分別為50秒、50秒、120秒、50秒，在任何狀態下超出有效時間均會使狀態為航跡中止狀態，表示航跡丟失或建立失敗，重新開始航跡建立。本發明的有益效果S模式下采用四條報文得到廣播式自動相關監視目標的航跡，提供一種航跡建立方法。針對在接收報文的過程中出現報文丟失的情況下，還能進行航跡建立的方法。使得設備即使因通信能力影響出現報文丟失，仍舊能夠保持和維護當前航跡狀態，并根據后續位置報告繼續航跡初始化過程，直至建立初始點跡。
圖I為本發明中收到第二條位置報文的處理流程。圖2為本發明中收到第三條位置報文的處理流程。圖3為本發明中收到第四條位置報文的處理流程。
具體實施例方式下面結合說明書附圖，詳細說明本發明的具體實施方式
。在本發明的說明書附圖中，采用下述方式定義，航跡終止狀態(TRACK_N0T_EXIST)、航跡初始化狀態(TRACK_INIT)、范圍檢查狀態(TRACK_RANGECHECK)、航跡獲取狀態(TRACK_ACQUISITION)和航跡維持狀態(TRACK_ESTABLISHED )。本發明公開了一種廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其具體包含以下步驟
步驟I.將航跡建立的過程分為五個階段，每個階段分別對應一種狀態，其分別為航跡終止狀態、航跡初始化狀態、范圍檢查狀態、航跡獲取狀態和航跡維持狀態。步驟2.機載設備對位置信息進行拆分，以廣播的方式向地面發送位置信息的報文，所述報文以奇、偶編碼的方式交替發送。步驟3.地面設備未接 收到目標報文時，為航跡終止狀態；收到第一條報文后，進入航跡初始化狀態。步驟4.地面設備接收到第二條且與第一條奇偶成對的報文時，進入范圍檢查狀態，將第一條和第二條這對奇偶報文進行全局解碼，獲得初始位置，將獲得的初始位置與地面設備的本地位置進行范圍檢查，判斷是否在地面設備的有效接收范圍內，是，則繼續接收處理后續報文，否，則丟棄第二條報文，停止后續處理。步驟5.地面設備接收到第三條報文時，進入航跡獲取狀態，將第三條報文和步驟4中全局解碼獲得的初始位置進行本地解碼，計算本地解碼位置，并比較初始位置和本地解碼位置，如符合飛機飛行速度要求，則繼續接收處理后續報文，否則將第三條報文丟棄，停止后續處理。步驟6.地面設備接收到第四條且與第三條奇偶成對的報文時，將第四條報文與步驟5中的本地解碼位置進行本地解碼，獲得新的本地解碼位置，再根據第三條報文和第四條報文這對奇偶報文計算全局解碼位置，如果全局解碼位置等于新的本地解碼位置，則該位置即為航跡建立的位置，進入航跡維持狀態，否則將第四條報文丟棄，停止后續處理。進入航跡維持狀態則表示航跡建立，后續報文無須成對。采用上述廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，將航跡的建立過程分為5個階段。首先，地面設備根據奇偶報文進行全局解碼，并得到初始位置，然后將報文與初始位置進行本地解碼獲得本地解碼位置，再將本地解碼位置和報文進行本地解碼獲得新的本地解碼位置，并將此位置和全局解碼的位置進行比較，成功定位航跡建立的位置，在航跡建立后，后續的報文就不需要再成對。上述方法使得在S模式下，通過四條報文成功建立航跡，地面設備繼續接收后續報文處理并形成航跡，使得地面設備對飛機的位置信息進行快速定位，通過顯示設備提供偽雷達畫面，供空中交通管理人員和航空管理人員等監視飛機的運行狀態。上述全局解碼具體為利用一對奇偶報文計算位置，本地解碼為利用已知位置點與一條報文計算位置，這兩種方法都屬于本領域的現有技術，在此不再贅述。更進一步地，上述方法還包括，在航跡建立后，后續收到的報文與前一個位置進行本地解碼，繼續得到新的本地解碼位置，從而形成連續的航跡。在航跡建立后，后續的報文則不要求必須奇偶成對，只需要將地面設備接收到的報文與前一個位置進行本地解碼，就可以繼續得到新的本地解碼位置，從而形成連續的航跡。更進一步地，當收到的第二條報文與第一條報文奇偶不成對時，將第二條報文更新為第一條報文，并進行后續處理。在實際航跡建立的過程中，有時會出現因通信能力影響出現報文丟失等情形，比如連續接收到兩條奇報文，此時，就需要快速作出判斷，并進行后續處理。更進一步地，在上述全局解碼失敗的情況下，丟棄該條報文，并回到航跡終止狀態重新開始航跡建立。在實際中，雖然兩條報文奇偶成對，但兩條報文空地狀態不一致，會出現全局解碼失敗，另外，在全局解碼計算得到的位置錯誤時，也會出現全局解碼失敗，在全局解碼失敗的情況下，丟棄該條報文，并回到航跡中止狀態，重新開始航跡建立。
更進一步地，上述步驟5中比較初始位置和本地解碼位置，具體為比較步驟4中全局解碼得到的初始位置和本地解碼位置的時間差和距離，確保30s內距離不超過6海里。因為飛行速度限制了飛機在30s內無法飛過6海里的距離，本地解碼計算兩個點跡間距在30S內超過6海里時，也丟棄該條報文，并回到航跡中止狀態重新開始開始航跡建立。更進一步地，當收到的第四條報文與第三條報文奇偶不成對時，將第四條報文更新為第三條報文，并進行后續處理。同樣是因為在實際航跡建立的過程中，有時會出現因通信能力影響出現報文丟失等情形，比如連續接收到兩條奇報文，此時，就需要快速作出判斷，并進行后續處理。更進一步地,航跡終止狀態、航跡初始化狀態、范圍檢查狀態和航跡獲取狀態的有效時間分別為50S、50S、120S、50S，在任何狀態下超出有效時間均會使狀態為航跡中止狀態，表示航跡丟失或建立失敗，重新開始航跡建立。
上述的實施例中所給出的系數和參數，是提供給本領域的技術人員來實現或使用本發明的，本發明并不限定僅取前述公開的數值，在不脫離本發明的發明思想的情況下，本領域的技術人員可以對上述實施例作出種種修改或調整，因而本發明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特征的最大范圍。
權利要求
1.一種廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其具體包含以下步驟 步驟I.將航跡建立的過程分為五個階段，每個階段分別對應一種狀態，其分別為航跡終止狀態、航跡初始化狀態、范圍檢查狀態、航跡獲取狀態和航跡維持狀態； 步驟2.機載設備對位置信息進行拆分，以廣播的方式向地面發送位置信息的報文，所述報文以奇、偶編碼的方式交替發送； 步驟3.地面設備未接收到目標報文時，為航跡終止狀態；收到第一條報文后，進入航跡初始化狀態； 步驟4.地面設備接收到第二條且與第一條奇偶成對的報文時，進入范圍檢查狀態，將第一條和第二條這對奇偶報文進行全局解碼，獲得初始位置，將獲得的初始位置與地面設備的本地位置進行范圍檢查，判斷是否在地面設備的有效接收范圍內，是，則繼續接收處理后續報文，否，則丟棄第二條報文，停止后續處理； 步驟5.地面設備接收到第三條報文時，進入航跡獲取狀態，將第三條報文和步驟4中全局解碼獲得的初始位置進行本地解碼，計算本地解碼位置，并比較初始位置和本地解碼位置，如符合飛機飛行速度要求，則繼續接收處理后續報文，否則將第三條報文丟棄，停止后續處理； 步驟6.地面設備接收到第四條且與第三條奇偶成對的報文時，將第四條報文與步驟5中的本地解碼位置進行本地解碼，獲得新的本地解碼位置，再根據第三條報文和第四條報文這對奇偶報文計算全局解碼位置，如果全局解碼位置等于新的本地解碼位置，則該位置即為航跡建立的位置，進入航跡維持狀態，否則將第四條報文丟棄，停止后續處理。
2.如權利要求I所述的廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其特征在于所述方法還包括，在航跡建立后，后續收到的報文與前一個位置進行本地解碼，繼續得到新的本地解碼位置，從而形成連續的航跡。
3.如權利要求2所述的廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其特征在于當收到的第二條報文與第一條報文奇偶不成對時，將第二條報文更新為第一條報文，并進行后續處理。
4.如權利要求3所述的廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其特征在于在所述全局解碼失敗的情況下，丟棄該條報文，并回到航跡終止狀態重新開始航跡建立。
5.如權利要求4所述的廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其特征在于所述步驟5中比較初始位置和本地解碼位置，具體為比較步驟4中全局解碼得到的初始位置和本地解碼位置的時間差和距離，確保30s內距離不超過6海里。
6.如權利要求5所述的廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其特征在于當收到的第四條報文與第三條報文奇偶不成對時，將第四條報文更新為第三條報文，并進行后續處理。
7.如權利要求I至6任意一個權利要求所述的廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，其特征在于所述航跡終止狀態、航跡初始化狀態、范圍檢查狀態和航跡獲取狀態的有效時間分別為50秒、50秒、120秒、50秒，在任何狀態下超出有效時間均會使狀態為航跡中止狀態，表示航跡丟失或建立失敗，重新開始航跡建立。
全文摘要
本發明涉導航技術領域，本發明公開了一種廣播式自動相關監視目標的航跡建立方法，機載設備對位置信息進行拆分，以廣播的方式向地面發送位置信息的報文，報文以奇、偶編碼的方式交替發送；地面設備未收到第二條且與第一條奇偶成對的報文時，將第一條和第二條這對奇偶報文進行全局解碼，獲得初始位置，接收到第三條報文時，將第三條報文和全局解碼獲得的初始位置進行本地解碼，計算本地解碼位置，接收到第四條且與第三條奇偶成對的報文時，將第四條報文與本地解碼位置進行本地解碼，獲得新的本地解碼位置，再根據第三條報文和第四條報文這對奇偶報文計算全局解碼位置，如果全局解碼位置等于新的本地解碼位置，則該位置即為航跡建立的位置。
文檔編號H04H20/74GK102881188SQ20121039596
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日
發明者肖玉 申請人:四川九洲空管科技有限責任公司