一种综合航迹数据融合处理方法_2

文档序号:9750836阅读:来源:国知局
融合1?块对各営制中心的Μ部综合航迹数据融合后的全屈最优的综合航迹数据估计。
[0012] 进一步的,所述对滞后数据采羯异步融合多个非顺序数据多步滞后滤波结合算法 进行融合处理,具体步骤包括: 步骤5il :建立数学模型 目标运动状态方程和量测方程:
其中::?斧#是第I盼刻的系统状态向量,_:_|_是系统的状态转移矩阵(注意: 这里的1_ 表示实数向量空间和实数矩阵空间)。I#是管制中心系统量测向量(即 管制中心输出的综合航迹数据),_^:3::为管制中心糸统m测矩阵,假设G β*5是管制中心 系统噪声向量,Km是管制中心系统量测噪声Ν量,其中叫^和&?适〇均值的高斯白噪声, 则有:

?:υ' (注意:这里的k、j表示时刻且都为正实数j I表不系统误差协方差表τχ?量测误差 协方差
[0013] 通常从不同管制中心传送扫描到数据格式解析模块盼,由于数据率较高J网络传 输存在隨机的时间滞后,?各管制中心综合航迹预处理时间有所不同,则来自同一 ^标的 较早的综合航迹在较晚的综合航迹之后到数据格式解析模块的情况有可能发生,这就是非 顺序数据的情形。对滞后数据采用异步融合多个非顺序数据多步滞后滤波结合算法进行融 合处理。
[0014] 步骤512 :假设在第&时刻来自时刘、的综合航迹数祸% 步滞后,也就是说 ,其中是滞后的步数,丨为各管制中心综合航迹数据到达 数据格式解析模块的最大滞后时间。根据式(1-1)可以得到:
其中(f为管制中心系统采样周期,g是在第I..时刻接收到滞后数据的下标 表示)是知篆发玍滞后时的时间,- 状:& K , I?表示第1:_时刻的状态向量,是从第靛时刻到时刻$_的状态转移矩阵,Φ.为 时匁、钊第?时刻的状态转移矩阵是噪声向量。
[0015] 步骤513 :在通过己经得到时刻|^(|:;;_)的以后,得到来自时刻% 的较早的综合航迹数据
通过公式(1-12)中的综合航迹数据来更新第&时刻的;和;其中:?为管制 中心系统量测矩阵,%是管制中心系统量测噪声向量,且%是0均值的高斯白噪声。
[0016] 当两个非顺序滞后综合航迹数据%^, ,发生滞后的时刻分别为 综合航迹数据到达数据格式解析模块的时间分别为和fw,其中:
其中_,:;:感:·麗觀为滞后步数。在这种情况下,当非顺序滞后综合航迹数据 发生时,非顺序滞后综合航迹数据已经到达数据格式解析模块,并对心时刻的状 态估计作了更新,然后按照正常数据进行融合处理。
[0017] 如果2&:在'_时刻之后到达数据格式解析模块,这时需要判断_ #和谁先 到达数据格式解析模块,若先到达,此时把%4看作是时间间隔|__||^_] (s = 0,1又、..,!:!)之间到达数据格式解析模块,用综合航迹数据对其发生时刻和到达时 亥!丨之间所有的状态估计与估计协方差进行更新,并按照正常连进行_ 合处理。若~&比^,先到达,此时需要利用先到达的滞后综合航迹数据其发生紂刻 和到达时刻之间所有的状态估计霉_^¥|与估计协方差迸行更新,即把看 作是时间间隔之间到达数据格式解析模块,并按照正常 数进行融合处理。
[0018] 综上所述,?于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是: 用联邦算法融合与异步融合多个非顺序数据多步滞滤波结合算法对各管制中心或 本地雷达传输过来的监视数据(综合航迹数据、本地雷达数据)进行融合处理。该算法保证 了融合运算的运算速度和容错能力,降低计算量,提高运算速度。一旦出现某一管制中心 综合航迹数据异常系统可以迅速隔离异常数据,保证系统正常运转。同时在接收到滞后综 合航迹数据时立即对输出的综合航迹数据进行修止,保证Γ数据的精度和数据输出的实时 性。同时本算法实时向各管制中心输出综合航迹数据,保证各管制中心综合航迹数据的一 致性。
【附图说明】
[0019] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中: 图1是管制中心定位原理图。
[0020] 图2是本发明处理流程图。
【具体实施方式】
[0021 ] 本说明书中公开的所有特征,或公幵的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥 的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
[0022] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和陪图)中公开的任一特除非特别叙 述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0023] 本发明相关说明: 1、本发明的数据源包括各ATC (管制中心)输出的综合航迹数据和多个本地雷达数据, 雷达数据当做是特殊的管制中心的数据一样,与管制中心数据处理方式相同。
[0024] 2、数据格式解析模块:采用实时的同步解析技术,即对每一个通道的数据建立独 立的存储空间和显示空间,实紂解析接受到的监视数据。其中监视数据格式包括:MM008--3 类数据、1)()丨)数据、SMR数据: 1 ) MH4008-_3类数据是根据中国民航空管管制需求制定的行业标准,它是ATC系统在 接收和处理完雷达数据和飞行计划数据后输出的综合信息。
[0025] 2 ) D0D数据格式是三大管制中心(北京、上海、州)的EUROCAT-X的提供商 THALES制定的,数据来源于NESACC雷达数据处理(R D P)功能中产生雷达数据记录,飞行 计划处理(FDP)功能中产生航班数据记录,关联的自动监控(ADS)功能生成的ADS数据记 录。
[0026] 3) SMR数据格式是:三大管制中心的EUROCAT-X的提供商THALES制定的,数据来源 于NESACC雷达数据处理(RDP)功能中产生雷达数据记录/飞行数据处理(FDP)功能中产生 飞行数据记录。它的输出有非常精确的位置信息,有一部分飞行目标有计划信息。
[0027] 3、空间配准中DOD、SMR、MH4008-03, EUR62等格式,一部分数据是经纬度表示,一 部分数据是直角或极坐标表示。在空间配准过程中采用高斯-克吕格投影3°分带法进行 坐标转换,统一转换成直角坐标系的形式。
[0028] 4、数据融合模块包括时间更新过程和信息融合过程。
[0029] 5、误差配准 管制中心输出的综合航迹数据主要存在两种类型的误差:随机误差和系统误差。随机 误差是由管制中心内各监视设备本身的精度误差因素产生;系统误差由坐标转换公式采用 近似算法等因素产生。随机误差可以在融合过程中通过融合算法很好的消除,而系统误差 是一种固定的误差,不能利用融合算法自动消除,必须在实现过程中进行估it,对各管制中 心进行误差补偿,从而消除配准误差。管制中心定位原理如图1所述。
[0030] 6、数据质量分析: 对经过空间配准的监视数据进行分析,采用聚类分析方法将数据分为正常数据、滞后 数据、异常数据。所谓正常数据是指数据格式解析模块接收并通过时间配准及空间配准后 的各管制中心的综合航迹数据的时间顺序与各管制中心发送的综合航迹数据的时间顺序 保持一致,且无异常;滞后数据是指数据格式解析模块接收并通过时间配准及空间配准后 的各管制中心的综合航迹数据的顺序与各管制中心发送的综合航迹数据的时间顺序不一 致,?无异常;异常数据是指在被解析后的数据出现异常(比如有数据项丢失或错误等)。
[0031] 综合航迹数据融合技术 联邦滤波器是一种具有两级结构的分散化滤波方法,他有若干个子滤波器和一个主滤 波器组成,各个子滤波器独立地进行时间更新和测量更新。主滤波器的功能有:(1)进行时 间更新;(2)将各个滤波器的结果进行融合,融合后的结果可反馈到各个滤波器,作为下一 个处理周期的初值。
[0032] 对于正常数据采用联邦滤波无重置式结构(no-reset mode, NR)算法迸行综合航 迹数据的融合。具体实现方法如下: (1)建立数学模型 目标运动状态方程和童测万程:
其中:論莫#是第1畴刻的系统状态向量,親_,€::#_是系统的状态转移矩阵(注意: 这里的義_ 表示实数向量空间和实数矩阵空间)。&:?是管制中心系统量测向量(即 管制中心输出的综合航迹数据)为管制中心系统量测矩阵,假设是管制中心 系统噪?ΞΗη]量,是管制中心系统Μ测噪卢丨nj量r兵中:?:和是〇均值的_斯白噪声 则有:
(汪意:这里的k、j表示时刻且都为止实数)仏表示系统误差协万走,釋|表不量测误差 协万走。
[0033] (2)正常数据融合 根据式(1 -1 ),子滤波器的状态方程和量测方程为:
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