本技術(shù)涉及空中交通監(jiān)視的領(lǐng)域，尤其是涉及一種面向ads-b監(jiān)視應(yīng)用系統(tǒng)的航跡有效性驗(yàn)證方法。

背景技術(shù)：

1、自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視廣播ads-b是一種先進(jìn)的航空監(jiān)視技術(shù)，通過廣播飛行器的位置、速度等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的航跡實(shí)時(shí)監(jiān)視。ads-b監(jiān)視應(yīng)用系統(tǒng)建立在ads-b?in接收的基礎(chǔ)上，通過對(duì)ads-b接收航跡進(jìn)行監(jiān)視處理和應(yīng)用處理，輸出滿足數(shù)據(jù)質(zhì)量要求的ads-b航跡。

2、然而，當(dāng)前仍有相當(dāng)多的早期ads-b設(shè)備使用了較為早期的標(biāo)準(zhǔn)，例如do260和do260a，這類設(shè)備存在缺少相關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量參數(shù)或質(zhì)量參數(shù)無法反映實(shí)際數(shù)據(jù)精度的問題。此外，現(xiàn)有的ads-b設(shè)備do-260b也存在傳輸?shù)腶ds-b數(shù)據(jù)質(zhì)量無法滿足ads-b監(jiān)視應(yīng)用系統(tǒng)處理標(biāo)準(zhǔn)的情況。因此，為了確保現(xiàn)有的ads-b監(jiān)視應(yīng)用系統(tǒng)能夠接收足夠多滿足數(shù)據(jù)質(zhì)量要求的航跡，需要一種針對(duì)航跡數(shù)據(jù)有效性的驗(yàn)證方法。

3、現(xiàn)有的航跡有效性驗(yàn)證方法包括：無平滑的航跡驗(yàn)證方法，直接對(duì)相鄰航跡的水平位置、水平速度和垂直速度數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判定。然而，該方法不適用于速度數(shù)據(jù)缺失或速度數(shù)據(jù)質(zhì)量較差的情況，并且通過對(duì)航跡數(shù)據(jù)分析，在時(shí)間間隔較小的情況下，相鄰兩條航跡的位置信息會(huì)存在較大的誤差。針對(duì)這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一個(gè)平滑的航跡水平位置驗(yàn)證的替代方法。通過增加計(jì)算中使用的時(shí)間窗的時(shí)長(zhǎng)，可以減少位置更新中時(shí)間誤差的影響。

4、除此之外，針對(duì)ads-b設(shè)備無法提供有效的速度質(zhì)量指標(biāo)的問題，現(xiàn)有技術(shù)還公開了一種基于位置信息驗(yàn)證速度有效性的方法。該方法適用于飛機(jī)巡航過程中，其主要思想是通過當(dāng)前航跡前后2s-10s時(shí)間內(nèi)的飛機(jī)位置計(jì)算出飛機(jī)的水平速度，并將計(jì)算的速度與航跡中的速度之差與門限7m/s2進(jìn)行比較，并通過m/n準(zhǔn)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的一致性判斷，m/n準(zhǔn)則為，n條航跡中有m條航跡的速度差小于門限。

5、通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提出的有效性驗(yàn)證方法進(jìn)行分析，總結(jié)了現(xiàn)有方法的不足：

6、主要缺點(diǎn)一：現(xiàn)有技術(shù)提出的無平滑的航跡驗(yàn)證方法不適用于速度數(shù)據(jù)缺失或速度數(shù)據(jù)質(zhì)量較差的情況。

7、主要缺點(diǎn)二：現(xiàn)有技術(shù)的方法在時(shí)間間隔較小的情況下計(jì)算精度無法保證。

8、主要缺點(diǎn)三：現(xiàn)有技術(shù)中提出的水平位置驗(yàn)證替代方法基于滑動(dòng)窗的思想，對(duì)于每個(gè)時(shí)刻都要計(jì)算跨越多個(gè)時(shí)刻的速度、位置和時(shí)間間隔，導(dǎo)致計(jì)算量顯著增加。此外，如果某個(gè)時(shí)刻存在異常值，則會(huì)對(duì)多個(gè)時(shí)刻的加速度計(jì)算產(chǎn)生影響，可能導(dǎo)致滿足質(zhì)量要求的航跡被錯(cuò)誤濾出。

9、主要缺點(diǎn)四：現(xiàn)有技術(shù)提出的基于位置變化的速度驗(yàn)證方法具有較大的計(jì)算量，且速度計(jì)算存在延遲2s-10s。同時(shí)，在位置驗(yàn)證和速度驗(yàn)證中采用了不同的速度計(jì)算方式，導(dǎo)致計(jì)算量顯著增大和資源浪費(fèi)。

10、主要缺點(diǎn)五：盡管m/n準(zhǔn)則能夠抵御單次異常值的影響，但連續(xù)出現(xiàn)的異常值可能會(huì)影響最終判斷的準(zhǔn)確性，并且m、n值一般是固定的，無法適應(yīng)動(dòng)態(tài)的環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)提供一種面向ads-b監(jiān)視應(yīng)用系統(tǒng)的航跡有效性驗(yàn)證方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提高了航跡有效性驗(yàn)證的精度。

2、本技術(shù)提供的一種面向ads-b監(jiān)視應(yīng)用系統(tǒng)的航跡有效性驗(yàn)證方法采用如下的技術(shù)方案：

3、一種面向ads-b監(jiān)視應(yīng)用系統(tǒng)的航跡有效性驗(yàn)證方法，包括：

4、步驟1，對(duì)航跡數(shù)據(jù)預(yù)處理：

5、計(jì)算上一條航跡和當(dāng)前航跡的水平位置的差值作為第一差值；

6、計(jì)算計(jì)算相鄰兩條航跡的垂直位置的差值作為第二差值；

7、計(jì)算相鄰兩條航跡水平速度的差值作為第三差值；

8、計(jì)算相鄰兩條航跡適用時(shí)間的差值作為第四差值；

9、步驟2,對(duì)航跡進(jìn)行異常值檢測(cè)，如果航跡的第一差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則執(zhí)行步驟3，否則，航跡位置有效性驗(yàn)證不通過；

10、步驟3，基于加權(quán)滑動(dòng)窗方法計(jì)算航跡的水平加權(quán)平均速度和垂直加權(quán)平均速度；

11、步驟4，根據(jù)步驟3計(jì)算的水平加權(quán)平均速度計(jì)算每條航跡的水平估計(jì)加速度；

12、步驟5，將步驟3計(jì)算的垂直加權(quán)速度與第一門限進(jìn)行對(duì)比判定，得到垂直位置驗(yàn)證的結(jié)果；將步驟4計(jì)算的水平估計(jì)加速度與第二門限進(jìn)行對(duì)比判定，得到水平位置驗(yàn)證結(jié)果，當(dāng)兩個(gè)驗(yàn)證結(jié)果均符合要求時(shí)則當(dāng)前航跡通過位置有效性驗(yàn)證；

13、步驟6，對(duì)通過位置有效性驗(yàn)證航跡進(jìn)行速度有效性驗(yàn)證，對(duì)航跡的nacp值進(jìn)行判斷，如果nacp值大于等于預(yù)設(shè)值，則執(zhí)行步驟7，否則，航跡速度有效性驗(yàn)證不通過；

14、步驟7，根據(jù)第三差值計(jì)算當(dāng)前航跡基于航跡速度的加速度，如果基于航跡速度的加速度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)則執(zhí)行步驟8，否則，航跡速度有效性驗(yàn)證不通過；

15、步驟8，基于加權(quán)滑動(dòng)窗方法計(jì)算航跡水平加權(quán)平均速度，如果當(dāng)前航跡滑動(dòng)窗口內(nèi)的航跡與步驟3的航跡相同，則航跡水平加權(quán)平均速度直接采用步驟3的結(jié)果；

16、步驟9，將步驟8計(jì)算出的加權(quán)平均速度與第三門限進(jìn)行比較，并根據(jù)m/n準(zhǔn)則進(jìn)行判斷，得到速度有效性驗(yàn)證結(jié)果。

17、可選的，所述步驟3具體包括：

18、根據(jù)步驟1中的第一差值、第二差值和第四差值求出每條航跡的速度，設(shè)置滑動(dòng)窗口大小為4，則對(duì)于ti時(shí)刻的航跡，需對(duì)比前3條航跡的更新時(shí)間，基于時(shí)間間隔越大權(quán)重賦值越高的原則，將大小不等的4個(gè)歸一化權(quán)重賦值給4條航跡，得出ti時(shí)刻航跡的加權(quán)平均速度

19、對(duì)于ti+1時(shí)刻的航跡，窗口同樣要進(jìn)行移動(dòng)，將ti+1時(shí)刻的航跡與其前3條航跡重新進(jìn)行時(shí)間間隔的大小對(duì)比與權(quán)重賦值。

20、可選的，所述步驟4中每條航跡的水平估計(jì)加速度其中，vi為ti時(shí)刻航跡的加權(quán)平均速度，vi-1為ti-1時(shí)刻的航跡的加權(quán)平均速度，ti為當(dāng)前航跡的時(shí)刻值，時(shí)刻，ti-1為上一條航跡的時(shí)間值。

21、可選的，所述步驟5中第一門限值為10000ft/min，第二門限值為14.7m/s2。

22、可選的，所述步驟6中預(yù)設(shè)值為7。

23、可選的，所述步驟7中基于航跡速度的加速度小于等于0.5m/s2則執(zhí)行步驟8。

24、可選的，所述步驟9中，第三門限為7m/s。

25、綜上所述，本技術(shù)包括以下有益技術(shù)效果：

26、本技術(shù)方法在根據(jù)位置數(shù)據(jù)計(jì)算加速度之前引入異常值檢測(cè)機(jī)制，排除異常值對(duì)后續(xù)處理的影響。針對(duì)時(shí)間間隔較小的航跡數(shù)據(jù)，引入加權(quán)賦值的方法，為時(shí)間間隔較大的航跡賦予更高的權(quán)重，并使用加權(quán)平均速度代替上述位置驗(yàn)證方法和速度驗(yàn)證方法中的速度計(jì)算，解決時(shí)間間隔較小的情況下現(xiàn)有驗(yàn)證方法精度不足的問題，有效提高了速度計(jì)算的精度，提高了航跡有效性驗(yàn)證的精度。

27、本技術(shù)方法結(jié)合了多層驗(yàn)證技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次驗(yàn)證，提高了數(shù)據(jù)整體的可靠性，減少了因單次驗(yàn)證誤差導(dǎo)致的影響，增強(qiáng)數(shù)據(jù)可靠性。

28、本技術(shù)方法適用于速度數(shù)據(jù)質(zhì)量不足和數(shù)據(jù)波動(dòng)的情況，并且通過動(dòng)態(tài)調(diào)整m/n準(zhǔn)則的窗口長(zhǎng)度，提高了m/n準(zhǔn)則的魯棒性，增強(qiáng)了算法對(duì)波動(dòng)數(shù)據(jù)的抵御能力，提高方法適用性。

29、本技術(shù)方法通過優(yōu)化位置驗(yàn)證和速度驗(yàn)證中的速度計(jì)算過程，減少了計(jì)算資源的損耗，解決位置驗(yàn)證替代方法和速度驗(yàn)證方法計(jì)算量過大，資源浪費(fèi)的問題，提高了計(jì)算效率。同時(shí)基于滑動(dòng)窗口技術(shù)，在每次計(jì)算時(shí)覆蓋多條航跡，減少單條航跡計(jì)算導(dǎo)致的驗(yàn)證結(jié)果偏差。