专利名称：广播式自动相关监视的航迹处理方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及航迹处理技术，特别涉及一种广播式自动相关监视的航迹处 理方法和装置，属于空中交通管制技术领域。
背景技术：
空中交通管制的根本目的是使航线上的飞机能够安全、有效和有计划 的在空域中飞行。管制员需要对管制空域内的飞机动态进行实时监视。
目前，国内外都一般采用二次监视雷达(Secondary Surveillance Radar, SSR)系统对飞机动态的进行实时监视。而SSR系统本身具有很多局限性 雷达波束的直线传播形成了大量的雷达盲区；对海洋和荒漠地区无法覆 盖；雷达的旋转周期频率低下导致数据更新慢，从而限制了监视精度的提 高；无法获得飞机的计划航线和态势等数据，限制了跟踪精度的提高和短 期沖突告警(Short Time Conflict Alert, STCA )的能力；而且SSR系统产 品价格昂贵，对部署的地点和环境都有所挑剔。随着全世界空管体制向新 航行系统的转变，SSR系统由于本身的缺陷已经不能满足当今空管系统的 要求，所以需要开发出新的监视工具。
广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance Broadcast, ADS-B)系统就是这种新的监视工具。它不仅克服了传统雷达等一些监视 手段的不足之处，而且本身具有精度高、更新频率快、应用范围广、实时 监视性强、设备搭建简单、维护费用低等优势。在雷达覆盖的区域，广播 式自动相关监视系统将作为雷达监视的主要补充，同时它适合于山区、荒 漠、边远机场等不宜建设雷达的区域，也适合于高密度机场的监视。所以 广播式自动相关监视将会在空管监视领域得到广泛的应用。ADS-B系统是以机载星基导航设备和其它机栽设备产生的定位信息 为数据源，以先进的地空数据链和空空数据链为通信手段。通过对外自动 广播自身的状态参数，达到飞机之间的相互感知，实现对周边空域交通情 况详细的了解。ADS-B系统能够实现对飞机的整个飞行阶段进行连续无间 断的监视，极大的提高了监视的可靠性和精度。要保证飞机之间能够相互 感知、能够详细的了解空域交通情况、保证监视的可靠性和精度，航迹处 理是其中一个需要解决的重要问题。
发明内容
本发明是提供一种广播式自动相关监视的航迹处理方法和装置，以解决
ADS-B系统中航迹处理问题。
本发明提供了 一种广播式自动相关监视的航迹处理方法，包括 接收装备有ADS-B设备的飞机发送的报文信息，初始化各飞机对应的航
迹文件；
当报文信息为速度信息时，用速度信息更新各飞机对应的航迹文件； 当报文信息为位置信息时，用位置信息更新各飞机对应的航迹文件； 整理更新后的航迹文件，以使航迹文件保持实时更新。 本发明提供了一种广播式自动相关监视的航迹处理装置，包括 初始化模块，用于接收装备有ADS-B设备的飞机发送的报文信息，初始
化各飞才;u于应的航迹文件；
速度更新模块，与所述初始化模块连接，用于当报文信息为速度信息，
用速度信息更新各飞机对应的航迹文件；
位置更新模块，与所述初始化模块连接，用于当报文信息为位置信息时，
用位置信息更新各飞机对应的航迹文件；
整理模块，与所述速度更新模块和位置更新模块连接，用于整理更新后
的航迹文件，以使航迹文件保持实时更新。由上迷技术方案可知，本发明通过初始化航迹文件、更新航迹文件、整
理航迹文件，可以实现ADS-B系统的航迹处理，并且使各飞机对应的航迹文 件保持实时更新的状态，以保证监视的连续性和正确性。
图1为本发明第一实施例的方法流程示意图； 图2为本发明第一实施例中的步骤11的方法流程示意图； 图3为本发明第一实施例中的步骤12的方法流程示意图； 图4为本发明第一实施例中的步骤13的方法流程示意图； 图5为本发明第 一 实施例中的步骤14的方法流程示意图； 图6为本发明第二实施例的装置结构示意图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明第一实施例的方法流程示意图，包括
步骤11: ADS-B航迹处理装置接收装备有ADS-B设备的飞机发送的报 文信息，初始化各飞机对应的航迹文件。各报文信息中携带对应的S模式地 址，不同的S模式地址对应不同的航迹文件，S模式地址可以用于标记不同 的飞机，不同的飞机对应不同的S模式地址。每次飞机发过来的报文是一条 一条的发的，即速度信息是一条报文，位置信息是一条报文，即报文信息可 能为速度信息或者位置信息。报文信息或者是飞机的航班号等等， 一般来说， 一个飞机速度和位置信息是ls发2次，因为这2个是变化快的，而飞机的呼 号和地址的不变的，所以它发的频率要慢些，大约是5s—次。
步骤12:该装置当报文信息为速度信息时，用速度信息更新各飞机对应 的航迹文件。
步骤13:该装置当报文信息为位置信息时，用位置信息更新各飞机对应
7的航迹文件。
步骤12、 13无时序限制关系。
步骤14:该装置整理更新后的航迹文件，以使航迹文件保持实时更新。
本实施例通过初始化航迹文件、更新4元迹文件、整理航迹文件，可以实 现ADS-B系统的航迹处理，并且使各飞机对应的航迹文件保持实时更新的状 态，以保证监纟见的连续性和正确性。
图2为本发明第一实施例中的步骤11的方法流程示意图，包括
步骤201:开始。
步骤202:获取S模式地址到地址池中。
步骤203:判断地址池中的S模式地址是否有效，若有效，则执行步骤 204，否则，执行步骤211。
步骤204:判断当前S模式地址是否已经存在于航迹文件中，若是，则 执行步骤205,否则，执行步骤207。
步骤205:判断该S模式地址对应的航迹状态是否为初始化状态，若是， 则执行步骤206,否则，执行步骤202。
步骤206:更新当前S模式地址对应的航迹时间标签。之后，执行步骤
210。
步骤207:获取一个新的航迹文件。
步骤208:判断是否成功获取,若是，执行步骤209,否则，执行步骤
210。
步骤209:创建一个新的航迹文件。之后，重复执行步骤202。 步骤210:结束。
通过初始化可以建立对应飞机的航迹文件，该航迹文件包括飞机对应的 S模式地址、航迹时间标签及航迹文件索引号等。之后可以在航迹文件中存 入速度信息、位置信息等。
图3为本发明第一实施例中的步骤12的方法流程示意图，包括步骤301:开始。
步骤302:根据接收到的ADS-B信息，解码报文信息获取速度信息。速 度信息可以包括东向速度、北向速度和垂直方向上的速度。
步骤303:获取当前报文信息对应的航迹文件索引号。由于在初始化时， 在航迹文件中包括了 S模式地址和航迹时间标签，所以可以根据接收的报文 信息的S模式地址，找到对应的航迹文件。因为存储的航迹文件有多个飞机 的航迹文件，这些航迹文件都是按照一定的顺序存储的，每个航迹文件都有 一个航迹文件索引号。
步骤304:判断航迹文件索引号是否正确，若是，则执行步骤305，否贝'J， 执行步骤309。航迹文件索引号正确可以是索引号大于0，否则即索引号错误。
步骤305:获取航迹状态。在航迹文件中，航迹状态包括初始化状态、 问询状态和使能状态。在问询状态和使能状态下可以更改航迹文件中的信息。 步骤306:判断当前航迹状态是否为问询状态，若是，执行步骤307，否则， 执行步骤308。
步骤307:修改当前航迹状态为使能状态。
步骤308:保存当前速度信息到对应的航迹文件中。包括将解码出来的 东向速度、北向速度、垂直方向的速度保存到航迹文件中，同时更新航迹文 件中的航迹时间标签。之后，可以用卡尔曼滤波对速度进行跟踪处理。
步骤309:结束。
图4为本发明第一实施例中的步骤13的方法流程示意图，包括 步骤401:开始。
步骤402:获取对应的航迹文件索引号。可以根据接收到的ADS-B报文 信息的S模式地址获取对应的航迹文件索引号。
步骤403:判断索引号是否正确，若是，执行步骤404，否则，执行步骤 417。例如，当索引号大于O时表明索引号正确，否则为错误。
步骤404:获取^航迹状态。步骤405:确定4元迹状态为初始化状态时，批a于步骤406。 步骤406:判断是否得到过位置信息，若是，执行步骤407,否则，执行 步骤412。
步骤407:判断是否为空中状态，若是，执行步骤408，否则，执行步骤
409。
步骤408:更新空中位置信息以实现航迹更新。之后，执行步骤419。更 新空中位置信息在实现上可以具体为设置两个函数，分别为"更新空中位 置信息"函数和"用消息(报文信息)更新航迹"函数，"用消息更新航迹" 函数包含在"更新空中位置信息"函数中，首先需要调用"更新空中位置信 息"函数，之后需要在更新时间在一定阈值内并且两次的压缩位置报告 (Compact Position R印orting， CPR)编码方式不同时才能再调用"用消息更 新航迹"进行空中位置信息更新。例如，先要确定接收到的信息是在上次接 收到信息后的10秒内收到的，且两次的CPR编码方式不同。更新空中位置 信息后将航迹状态置为问询状态。
步骤409:判断是否为地面状态，若是，执行步骤410，否则，执行步骤
411。
步骤410:更新地面位置信息以实现航迹更新。之后，执行步骤419。更 新地面位置信息在实现上可以具体为设置两个函数，分别为"更新地面位 置信息"函数和"用消息(报文信息)更新航迹"函数，"用消息更新航迹" 函数包含在"更新地面位置信息"函数中，首先需要调用"更新地面位置信 息"函数，之后需要在更新时间在一定阈值内并且两次的CPR编码方式不同 时才能再进行地面位置信息更新。例如，先要确定接收到的信息是在上次接 收到信息后的50秒内收到的，且两次的CPR编码方式不同。
步骤411:进行空地转换。之后，执行步骤419。
步骤412:作为第一个位置信息，将该位置信息保存在该索引号对应的 索引文件中。之后，执行步骤419。步骤413:确定航迹状态为问询状态时，执4亍步骤416。
步骤414:确定航迹状态为使能状态时，执行步骤416。
步骤415:确定不存在航迹状态时，执行步骤417。
步骤416:用报文信息中的位置信息更新航迹。之后，执行步骤419。对 于初始化状态中的空中状态，用全局解码方式的函数来更新航迹，最后通过 卡尔曼滤波算法对位置进行跟踪；对于初始化状态中的地面状态，用本地解 码方式的函数来更新航迹，最后通过卡尔曼滤波算法对位置进行跟踪；对于 问询状态，用本地解码方式的函数来更新航迹，最后通过卡尔曼滤波算法对 位置进行跟踪；对于使能状态，用本地解码方式的函数来更新航迹，最后通 过卡尔曼滤波算法对位置进行跟踪。
步骤417:获取新航迹文件的索引号。可以通过函数调用获取新的航迹 文件的索引号，即找到一个没有存储信息的航迹文件。
步骤418:新建4元迹文件。在新建^:迹文件中，^!巴当前获取的信息存储 在原本没有存储信息的航迹文件中，可以将ADS-B报文信息的S模式地址、 航迹时间标签等都存入该新建的航迹文件中，并将4元迹状态置为初始化状态。
步骤419:结束。
图5为本发明第一实施例中的步骤14的方法流程示意图，包括 步骤501:开始。
步骤502:获取当前ADS-B航迹处理装置的运行时间。例如，可以用 getCurrentTime函数获取当前装置的运行时间。 步骤503:顺序获取航迹文件。
步骤504:判断获取的航迹文件是否为空，若是，则执行步骤514，否贝'J， 执行步骤505。
步骤505:判断航迹文件中的航迹状态是否为初始化状态，若是，执行 步骤506，否则，执行步骤508。
步骤506:判断该航迹文件最后一次更新时间是否大于一定的第一阈值，例如，是否大于200秒，若是，执行步骤507，否则，重复执行步骤503。 步骤507:删除该航迹文件。之后，重复执行步骤502。 步骤508:判断航迹状态是否为问询状态，若是，执行步骤509,否则，
重复执行步骤511。
步骤509:判断该航迹文件最后一次更新时间是否大于一定的第二阈值，
例如，是否大于120秒，若是，执行步骤510,否则，重复执行步骤503。 步骤510:将航迹文件的航迹状态置为初始化状态。之后，重复执行步
骤502。
步骤511:判断航迹状态是否为使能状态，若是，执行步骤512，否则， 执行步骤516。
步骤512:判断该航迹文件最后一次更新时间是否大于一定的第三阈值， 例如，是否大于25秒，若是，执行步骤513,否则，重复执行步骤503。
步骤513:将航迹文件的航迹状态置为问询状态。之后，重复执行步骤
502。
步骤514:计算各航迹文件对应的飞机与该航迹处理装置的距离。 步骤515:删除距离远的飞机对应的航迹文件。可以根据系统的容量及 其他限制确定删除的较远的航迹文件。由于航迹文件存储在一个大小有限的 緩冲区，如果存储的航迹文件过多，则可能超出这个緩冲区，所以要进行删 除，要注意的是，删除距离较远这个距离是目标(飞机)与本机(上述航迹 处理装置)的距离，GPS定位后，本机就有经度和炜度信息，这样就可以计 算出来各个飞机与本机的距离，之后可以根据这个距离来删除。 步骤516:结束。
图6为本发明第二实施例的装置结构示意图，包括初始化模块61、速度 更新模块62、位置更新模块63和整理模块64。初始化模块61用于接收装备 有ADS-B设备的飞机发送的报文信息，初始化各飞机对应的航迹文件；速度 更新模块62与所述初始化模块61连接，用于在报文信息中提取出速度信息，并用速度信息更新各飞机对应的航迹文件；位置更新模块63与所述初始化模 块61连接，用于在报文信息中提取出位置信息，并用位置信息更新各飞机对 应的航迹文件；整理模块64与所迷速度更新模块62和位置更新模块63连接， 用于整理更新后的航迹文件，以使航迹文件保持实时更新。 上述各^t块的具体工作原理可参见方法实施例中所述。 本实施例通过初始化航迹文件、更新:杭迹文件、整理航迹文件，可以实 现ADS-B系统的航迹处理，并且使各飞机对应的航迹文件保持实时更新的状 态，以保证监视的连续性和正确性。
上述的方法可以用软件来实现，当然整个工程肯定是通过硬件来实现的。 软件的开发环境和运行环境可以在vxWorks下面。把程序下载到单板机上运 行的。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步 骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机 可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤； 而前述的存储介质包括ROM、 RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程 序代码的介质。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进 行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技 术人员应当理解其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的 精神和范围。
权利要求
1、一种广播式自动相关监视的航迹处理方法，其特征在于，包括接收装备有ADS-B设备的飞机发送的报文信息，初始化各飞机对应的航迹文件；当报文信息为速度信息时，用速度信息更新各飞机对应的航迹文件；当报文信息为位置信息时，用位置信息更新各飞机对应的航迹文件；整理更新后的航迹文件，以使航迹文件保持实时更新。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始化各飞机对应的 航迹文件包括提取各报文信息对应的S模式地址；在所述S模式地址有效时，判断所述S模式地址是否已经存在航迹文件中；当所述S模式地址已经存在航迹文件中时，判读所述S模式地址对应的 航迹状态是否为初始化状态；当航迹状态为初始化状态时，更新所述S模式地址对应的航迹时间标签， 之后，重复执行提取各报文信息对应的S模式地址的步骤。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始化各飞机对应的 航迹文件还包括当所述S模式地址没有存在航迹文件中时，创建一个新的航迹文件，并 将所述S模式地址保存在新创建的航迹文件中，将新创建的航迹文件的状态 置为初始化状态。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当报文信息为速度信 息时，用速度信息更新各飞机对应的航迹文件包括解码所述报文信息获取速度信息；获取所述报文信息对应的航迹索引号，并在航迹索引号正确时，获取航 迹状态；判断所述航迹状态是否为问询状态；当为问询状态时，修改当前航迹状态为使能状态，之后，保存所述速度 信息到所述航迹索引号对应的航迹文件中；当不为问询状态时，保存所述速度信息到所述航迹索引号对应的航迹文 件中。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用位置信息更新各飞 机对应的4元迹文件包括获取所述报文信息对应的航迹索引号； 当航迹索引号正确时，获取航迹状态；当航迹状态为初始化状态、得到过位置信息且为空中状态时，用所述位 置信息更新空中位置信息以实现航迹更新；当航迹状态为初始化状态、得到过位置信息且为地面状态时，用所述位 置信息更新地面位置信息以实现航迹更新；当航迹状态为问询状态或使能状态时，用所述位置信息更新航迹。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用位置信息更新各飞 机对应的航迹文件还包括当航机状态为初始化状态，没有得到过位置信息时，将所述位置信息作 为对应飞机的第 一个位置信息保存在所述航迹索引号对应的航迹文件中。
7、 根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述用位置信息更新 各飞机对应的航迹文件还包括当航迹索引号不正确，或者航迹状态不存在时，获取新的航迹文件索引 号，并新建航迹文件，将所述位置信息保存在新建的航迹文件中。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述整理更新后的航迹文 件包括获取当前航迹处理装置的运行时间； 顺序获取航迹文件；在获取的航迹文件的航迹状态为初始化状态，且最后一次更新时间大于 预先设定的第一阈值时，删除获取的航迹文件，之后重复执行顺序获取航迹文件的步骤；在获取的航迹文件的航迹状态为问询状态，且最后一次更新时间大于预 先设定的第二阈值时，将获取的航迹文件的状态置为初始化状态，之后重复 执行顺序获取航迹文件的步骤；在获取的航迹文件的航迹状态为使能状态，且最后一次更新时间大于预 先设定的第三阈值时，将获取的航迹文件的状态置为使能状态，之后重复执 行顺序获取航迹文件的步骤。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述整理更新后的航迹文 件还包括当获取的航迹文件为空时，计算各航迹文件对应的飞机与所述装置的距 离，删除距离较远的飞机对应的航迹文件。
10、 一种广播式自动相关监视的航迹处理装置，其特征在于，包括 初始化模块，用于接收装备有ADS-B设备的飞机发送的报文信息，初始化各飞机对应的航迹文件；速度更新模块，与所述初始化模块连接，用于当报文信息为速度信息时， 用速度信息更新各飞机对应的航迹文件；位置更新模块，与所述初始化模块连接，用于当报文信息为位置信息时， 用位置信息更新各飞机对应的航迹文件；整理模块，与所述速度更新模块和位置更新模块连接，用于整理更新后 的航迹文件，以使4元迹文件保持实时更新。
全文摘要
本发明公开了一种广播式自动相关监视的航迹处理方法和装置。该方法包括接收装备有ADS-B设备的飞机发送的报文信息，初始化各飞机对应的航迹文件；当报文信息为速度信息时，用速度信息更新各飞机对应的航迹文件；当报文信息为位置信息时，用位置信息更新各飞机对应的航迹文件；整理更新后的航迹文件，以使航迹文件保持实时更新。通过本发明可以实现ADS-B系统的航迹处理，并且保证航迹处理的连续性、正确性和实时性。
文档编号G08G5/00GK101527088SQ20091008108
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者刘元春, 刘志刚, 刘志勇, 朱衍波, 汪晓明 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司