基于ADS-B技术的多点定位方法研究

刘媛

摘   要：在当前我国的发展过程中，低空领域正在不断被开发，空中航运飞机和无人机的数量也出现了显著的提升，带来了诸多安全问题。这种情况下，立足于ADS-B技术的多点定位方法就能够较好强化空中管制效果，给各个飞行器的起飞降落提供了较为显著的基础保障。文章阐述了ADS-B技术和多点定位的相关内容，从场面监视方法体系、多点定位的算法、立足于TDOA原理进行BP神经网络改进、多点定位方法的实验使用4个方面，深入全面地探讨了ADS-B技术下的多点定位方法。

关键词：ADS-B技术;多点定位;定位方法;场面监视

随着我国国民经济的快速发展，航运飞机已经成为一种普遍的出行方式。为了满足日益增长的航空交通要求，我国各个地区机场建设的规模正在不断增加，同时航线分布也比较密集，使得空中交通管制的压力逐步攀升。在过去一段时间里，我国发生了一些机场事故。在这种情况下，如果能够充分立足于广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）技术构建多点定位技术，这类情况就可以得到较好的改善，同时也能够避免其他人为因素所带来的事故。基于此，有必要全面分析基于ADS-B技术的多点定位方法。

1    ADS-B技术和多点定位的概述

1.1  ADS-B技术的发展

ADS-B技术是一种广播式的自动监视技术，能够给我国空中交通监管带来较为便捷的服务，同时也支持多种类型的飞机信号。在当前，国内外大部分国家中，ADS-B技术都得到了较为深入的研究，同时也将这项技术确立为后续空中交通管制与调度的核心内容。在使用ADS-B技术的时候，如果能够兼顾贯彻全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）技术，就可以更有效地发布飞机飞行过程中的各类信息，同时这些信息的刷新频率也非常高。事实上，我国早在1988年就开始着手进行自动检测系统（Automatic Detecting System，ADS）航线建设，并且在2004年就在北上广3个城市中，立足于ADS-B技术构建了航空管制中心。如今，虽然这项技术并没有在全国范围内得到充分的应用，但也开始朝着基于ADS-B技术的多点定位场面监视体系发展。

1.2  多点定位技术的前景

多点定位技术是当前一种非常先进的技术，具有定位精度高、刷新频率快等各个方面的优势，在美国、加拿大等多个国家都已经得到了全面的应用。目前多点定位技术已经成了欧美国家充分认可的一种监视技术。在机场体系中，这项技术的应用能够完成精准监视、航路监视、精密进近、广域多点监视等各个方面的工作。而相较于国家来说，我国在这方面的研究比较迟缓，直到2006年才开始相关技术的研究，并且在2015年才真正推出多点定位系统，开始在我国使用。但我国所研制出來的系统是基于ADS-B技术之上的，同时兼容多点定位样机。因此这也标志着我国在机场场面监视领域体系已经拥有世界先进水平，需要在后续发展中引起关注，深度挖掘与探索基于ADS-B技术的多点定位方法。

2    ADS-B技术下的多点定位方法

2.1  场面监视方法体系

ADS-B技术本身拥有Out和In两个模式，而当前我国大部分机场在使用这项场面监视方法的时候，使用的功能主要就是Out功能，其能够使搭载ADS-B应答机的飞机向外发送位置、速度等各类数据。这个时候，机场场面上的ADS-B设备就能够接收到这些信息，同时开始传输区域飞机的各类数据信息。这样以后，整个体系就实现了空对空监视和场面自身监控。而在多点定位技术体系中，最为关键的是时钟同步技术和布站选址。其中前者能够保证多点定位在时间上的同步性，而后者则能够保证多点定位的覆盖区域，同时在很大程度上也决定了多点定位的综合精度。

2.2  多点定位的算法

结合当前ADS-B技术发展现状来看，多点定位的算法类型有很多，这里针对当前使用比较频繁的到达时间差（Time Difference of Arrival，TDOA）定位测量算法来进行分析。这种算法主要是通过定位测量来明确飞机信号到达不同基站的时间差，然后通过距离差值方程来求得目标位置的解。这种算法无须保持较高精度的时钟同步，但需要至少4个地面基站引出3组时间差，才能够实现三维空间的定位。在具体使用各类算法的时候，相关技术人员可以根据实际情况进行算法的优化与改进，最终保证所使用算法的有效性。

2.3  立足于TDOA原理进行BP神经网络改进

反向传播（Back Propagation，BP）神经网络是一种有自主学习能力的智能化体系，可以实现对数据分布并行处理。TDOA定位测量算法虽然具有较好的效果，但在目标距离地面非常远的时候很难保证较高的精度。这主要是因为当距离较远的时候，使用TDOA定位测量算法就会产生大量的测量数据。这个时候如果能够引入BP神经网络技术，就可以针对这些数据进行智能化处理，降低由于数据繁冗等各类原因而带来的误差。

2.4  多点定位方法的实验使用

在基于ADS-B技术的多点定位方法全部建设完成以后，还应该进行预实验，明确这套方法的具体使用效果。在进行试验的时候，相关技术人员也应该完成不占选址、数据接收、数据编码、目标定位等各个流程，并分析最终的定位精度，以明确本次设计的ADS-B技术多点定位方法的最终成效，接着根据最终结果进行一定的调整。

3    结语

综合来看，在未来的发展中，我国航空交通将会变得更加紧张，因此，推行ADS-B技术下的多点定位方案是非常有必要的。这也需要我国在后续发展中要加强这方面的研究，同时还要在我国各个机场中进行试点实验，不断改善定位方案体系中可能存在的各类问题，并在后续使用过程中进行改善。这样我国航空管理的成效才能够大幅度提高，航空管理的最终质量才能得到保障。

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