專利名稱：廣播式自動相關監視的航跡處理方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及航跡處理技術，特別涉及一種廣播式自動相關監視的航跡處 理方法和裝置，屬于空中交通管制技術領域。
背景技術：
空中交通管制的根本目的是使航線上的飛機能夠安全、有效和有計劃 的在空域中飛行。管制員需要對管制空域內的飛機動態進行實時監視。
目前，國內外都一般采用二次監視雷達(Secondary Surveillance Radar, SSR)系統對飛機動態的進行實時監視。而SSR系統本身具有很多局限性 雷達波束的直線傳播形成了大量的雷達盲區；對海洋和荒漠地區無法覆 蓋；雷達的旋轉周期頻率低下導致數據更新慢，從而限制了監視精度的提 高；無法獲得飛機的計劃航線和態勢等數據，限制了跟蹤精度的提高和短 期沖突告警(Short Time Conflict Alert, STCA )的能力；而且SSR系統產 品價格昂貴，對部署的地點和環境都有所挑剔。隨著全世界空管體制向新 航行系統的轉變，SSR系統由于本身的缺陷已經不能滿足當今空管系統的 要求，所以需要開發出新的監視工具。
廣播式自動相關監視(Automatic Dependent Surveillance Broadcast, ADS-B)系統就是這種新的監視工具。它不僅克服了傳統雷達等一些監視 手段的不足之處，而且本身具有精度高、更新頻率快、應用范圍廣、實時 監視性強、設備搭建簡單、維護費用低等優勢。在雷達覆蓋的區域，廣播 式自動相關監視系統將作為雷達監視的主要補充，同時它適合于山區、荒 漠、邊遠機場等不宜建設雷達的區域，也適合于高密度機場的監視。所以 廣播式自動相關監視將會在空管監視領域得到廣泛的應用。ADS-B系統是以機載星基導航設備和其它機栽設備產生的定位信息 為數據源，以先進的地空數據鏈和空空數據鏈為通信手段。通過對外自動 廣播自身的狀態參數，達到飛機之間的相互感知，實現對周邊空域交通情 況詳細的了解。ADS-B系統能夠實現對飛機的整個飛行階段進行連續無間 斷的監視，極大的提高了監視的可靠性和精度。要保證飛機之間能夠相互 感知、能夠詳細的了解空域交通情況、保證監視的可靠性和精度，航跡處 理是其中一個需要解決的重要問題。

發明內容
本發明是提供一種廣播式自動相關監視的航跡處理方法和裝置，以解決
ADS-B系統中航跡處理問題。
本發明提供了 一種廣播式自動相關監視的航跡處理方法，包括 接收裝備有ADS-B設備的飛機發送的報文信息，初始化各飛機對應的航
跡文件；
當報文信息為速度信息時，用速度信息更新各飛機對應的航跡文件； 當報文信息為位置信息時，用位置信息更新各飛機對應的航跡文件； 整理更新后的航跡文件，以使航跡文件保持實時更新。 本發明提供了一種廣播式自動相關監視的航跡處理裝置，包括 初始化模塊，用于接收裝備有ADS-B設備的飛機發送的報文信息，初始
化各飛才;u于應的航跡文件；
速度更新模塊，與所述初始化模塊連接，用于當報文信息為速度信息，
用速度信息更新各飛機對應的航跡文件；
位置更新模塊，與所述初始化模塊連接，用于當報文信息為位置信息時，
用位置信息更新各飛機對應的航跡文件；
整理模塊，與所述速度更新模塊和位置更新模塊連接，用于整理更新后
的航跡文件，以使航跡文件保持實時更新。由上迷技術方案可知，本發明通過初始化航跡文件、更新航跡文件、整
理航跡文件，可以實現ADS-B系統的航跡處理，并且使各飛機對應的航跡文 件保持實時更新的狀態，以保證監視的連續性和正確性。


圖1為本發明第一實施例的方法流程示意圖； 圖2為本發明第一實施例中的步驟11的方法流程示意圖； 圖3為本發明第一實施例中的步驟12的方法流程示意圖； 圖4為本發明第一實施例中的步驟13的方法流程示意圖； 圖5為本發明第 一 實施例中的步驟14的方法流程示意圖； 圖6為本發明第二實施例的裝置結構示意圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本發明第一實施例的方法流程示意圖，包括
步驟11: ADS-B航跡處理裝置接收裝備有ADS-B設備的飛機發送的報 文信息，初始化各飛機對應的航跡文件。各報文信息中攜帶對應的S模式地 址，不同的S模式地址對應不同的航跡文件，S模式地址可以用于標記不同 的飛機，不同的飛機對應不同的S模式地址。每次飛機發過來的報文是一條 一條的發的，即速度信息是一條報文，位置信息是一條報文，即報文信息可 能為速度信息或者位置信息。報文信息或者是飛機的航班號等等， 一般來說， 一個飛機速度和位置信息是ls發2次，因為這2個是變化快的，而飛機的呼 號和地址的不變的，所以它發的頻率要慢些，大約是5s—次。
步驟12:該裝置當報文信息為速度信息時，用速度信息更新各飛機對應 的航跡文件。
步驟13:該裝置當報文信息為位置信息時，用位置信息更新各飛機對應
7的航跡文件。
步驟12、 13無時序限制關系。
步驟14:該裝置整理更新后的航跡文件，以使航跡文件保持實時更新。
本實施例通過初始化航跡文件、更新4元跡文件、整理航跡文件，可以實 現ADS-B系統的航跡處理，并且使各飛機對應的航跡文件保持實時更新的狀 態，以保證監纟見的連續性和正確性。
圖2為本發明第一實施例中的步驟11的方法流程示意圖，包括
步驟201:開始。
步驟202:獲取S模式地址到地址池中。
步驟203:判斷地址池中的S模式地址是否有效，若有效，則執行步驟 204，否則，執行步驟211。
步驟204:判斷當前S模式地址是否已經存在于航跡文件中，若是，則 執行步驟205,否則，執行步驟207。
步驟205:判斷該S模式地址對應的航跡狀態是否為初始化狀態，若是， 則執行步驟206,否則，執行步驟202。
步驟206:更新當前S模式地址對應的航跡時間標簽。之后，執行步驟
210。
步驟207:獲取一個新的航跡文件。
步驟208:判斷是否成功獲取,若是，執行步驟209,否則，執行步驟
210。
步驟209:創建一個新的航跡文件。之后，重復執行步驟202。 步驟210:結束。
通過初始化可以建立對應飛機的航跡文件，該航跡文件包括飛機對應的 S模式地址、航跡時間標簽及航跡文件索引號等。之后可以在航跡文件中存 入速度信息、位置信息等。
圖3為本發明第一實施例中的步驟12的方法流程示意圖，包括步驟301:開始。
步驟302:根據接收到的ADS-B信息，解碼報文信息獲取速度信息。速 度信息可以包括東向速度、北向速度和垂直方向上的速度。
步驟303:獲取當前報文信息對應的航跡文件索引號。由于在初始化時， 在航跡文件中包括了 S模式地址和航跡時間標簽，所以可以根據接收的報文 信息的S模式地址，找到對應的航跡文件。因為存儲的航跡文件有多個飛機 的航跡文件，這些航跡文件都是按照一定的順序存儲的，每個航跡文件都有 一個航跡文件索引號。
步驟304:判斷航跡文件索引號是否正確，若是，則執行步驟305，否貝'J， 執行步驟309。航跡文件索引號正確可以是索引號大于0，否則即索引號錯誤。
步驟305:獲取航跡狀態。在航跡文件中，航跡狀態包括初始化狀態、 問詢狀態和使能狀態。在問詢狀態和使能狀態下可以更改航跡文件中的信息。 步驟306:判斷當前航跡狀態是否為問詢狀態，若是，執行步驟307，否則， 執行步驟308。
步驟307:修改當前航跡狀態為使能狀態。
步驟308:保存當前速度信息到對應的航跡文件中。包括將解碼出來的 東向速度、北向速度、垂直方向的速度保存到航跡文件中，同時更新航跡文 件中的航跡時間標簽。之后，可以用卡爾曼濾波對速度進行跟蹤處理。
步驟309:結束。
圖4為本發明第一實施例中的步驟13的方法流程示意圖，包括 步驟401:開始。
步驟402:獲取對應的航跡文件索引號。可以根據接收到的ADS-B報文 信息的S模式地址獲取對應的航跡文件索引號。
步驟403:判斷索引號是否正確，若是，執行步驟404，否則，執行步驟 417。例如，當索引號大于O時表明索引號正確，否則為錯誤。
步驟404:獲取^航跡狀態。步驟405:確定4元跡狀態為初始化狀態時，批a于步驟406。 步驟406:判斷是否得到過位置信息，若是，執行步驟407,否則，執行 步驟412。
步驟407:判斷是否為空中狀態，若是，執行步驟408，否則，執行步驟
409。
步驟408:更新空中位置信息以實現航跡更新。之后，執行步驟419。更 新空中位置信息在實現上可以具體為設置兩個函數，分別為"更新空中位 置信息"函數和"用消息(報文信息)更新航跡"函數，"用消息更新航跡" 函數包含在"更新空中位置信息"函數中，首先需要調用"更新空中位置信 息"函數，之后需要在更新時間在一定閾值內并且兩次的壓縮位置報告 (Compact Position R印orting， CPR)編碼方式不同時才能再調用"用消息更 新航跡"進行空中位置信息更新。例如，先要確定接收到的信息是在上次接 收到信息后的10秒內收到的，且兩次的CPR編碼方式不同。更新空中位置 信息后將航跡狀態置為問詢狀態。
步驟409:判斷是否為地面狀態，若是，執行步驟410，否則，執行步驟
411。
步驟410:更新地面位置信息以實現航跡更新。之后，執行步驟419。更 新地面位置信息在實現上可以具體為設置兩個函數，分別為"更新地面位 置信息"函數和"用消息(報文信息)更新航跡"函數，"用消息更新航跡" 函數包含在"更新地面位置信息"函數中，首先需要調用"更新地面位置信 息"函數，之后需要在更新時間在一定閾值內并且兩次的CPR編碼方式不同 時才能再進行地面位置信息更新。例如，先要確定接收到的信息是在上次接 收到信息后的50秒內收到的，且兩次的CPR編碼方式不同。
步驟411:進行空地轉換。之后，執行步驟419。
步驟412:作為第一個位置信息，將該位置信息保存在該索引號對應的 索引文件中。之后，執行步驟419。步驟413:確定航跡狀態為問詢狀態時，執4亍步驟416。
步驟414:確定航跡狀態為使能狀態時，執行步驟416。
步驟415:確定不存在航跡狀態時，執行步驟417。
步驟416:用報文信息中的位置信息更新航跡。之后，執行步驟419。對 于初始化狀態中的空中狀態，用全局解碼方式的函數來更新航跡，最后通過 卡爾曼濾波算法對位置進行跟蹤；對于初始化狀態中的地面狀態，用本地解 碼方式的函數來更新航跡，最后通過卡爾曼濾波算法對位置進行跟蹤；對于 問詢狀態，用本地解碼方式的函數來更新航跡，最后通過卡爾曼濾波算法對 位置進行跟蹤；對于使能狀態，用本地解碼方式的函數來更新航跡，最后通 過卡爾曼濾波算法對位置進行跟蹤。
步驟417:獲取新航跡文件的索引號。可以通過函數調用獲取新的航跡 文件的索引號，即找到一個沒有存儲信息的航跡文件。
步驟418:新建4元跡文件。在新建^:跡文件中，^!巴當前獲取的信息存儲 在原本沒有存儲信息的航跡文件中，可以將ADS-B報文信息的S模式地址、 航跡時間標簽等都存入該新建的航跡文件中，并將4元跡狀態置為初始化狀態。
步驟419:結束。
圖5為本發明第一實施例中的步驟14的方法流程示意圖，包括 步驟501:開始。
步驟502:獲取當前ADS-B航跡處理裝置的運行時間。例如，可以用 getCurrentTime函數獲取當前裝置的運行時間。 步驟503:順序獲取航跡文件。
步驟504:判斷獲取的航跡文件是否為空，若是，則執行步驟514，否貝'J， 執行步驟505。
步驟505:判斷航跡文件中的航跡狀態是否為初始化狀態，若是，執行 步驟506，否則，執行步驟508。
步驟506:判斷該航跡文件最后一次更新時間是否大于一定的第一閾值，例如，是否大于200秒，若是，執行步驟507，否則，重復執行步驟503。 步驟507:刪除該航跡文件。之后，重復執行步驟502。 步驟508:判斷航跡狀態是否為問詢狀態，若是，執行步驟509,否則，
重復執行步驟511。
步驟509:判斷該航跡文件最后一次更新時間是否大于一定的第二閾值，
例如，是否大于120秒，若是，執行步驟510,否則，重復執行步驟503。 步驟510:將航跡文件的航跡狀態置為初始化狀態。之后，重復執行步
驟502。
步驟511:判斷航跡狀態是否為使能狀態，若是，執行步驟512，否則， 執行步驟516。
步驟512:判斷該航跡文件最后一次更新時間是否大于一定的第三閾值， 例如，是否大于25秒，若是，執行步驟513,否則，重復執行步驟503。
步驟513:將航跡文件的航跡狀態置為問詢狀態。之后，重復執行步驟
502。
步驟514:計算各航跡文件對應的飛機與該航跡處理裝置的距離。 步驟515:刪除距離遠的飛機對應的航跡文件。可以根據系統的容量及 其他限制確定刪除的較遠的航跡文件。由于航跡文件存儲在一個大小有限的 緩沖區，如果存儲的航跡文件過多，則可能超出這個緩沖區，所以要進行刪 除，要注意的是，刪除距離較遠這個距離是目標(飛機)與本機(上述航跡 處理裝置)的距離，GPS定位后，本機就有經度和煒度信息，這樣就可以計 算出來各個飛機與本機的距離，之后可以根據這個距離來刪除。 步驟516:結束。
圖6為本發明第二實施例的裝置結構示意圖，包括初始化模塊61、速度 更新模塊62、位置更新模塊63和整理模塊64。初始化模塊61用于接收裝備 有ADS-B設備的飛機發送的報文信息，初始化各飛機對應的航跡文件；速度 更新模塊62與所述初始化模塊61連接，用于在報文信息中提取出速度信息，并用速度信息更新各飛機對應的航跡文件；位置更新模塊63與所述初始化模 塊61連接，用于在報文信息中提取出位置信息，并用位置信息更新各飛機對 應的航跡文件；整理模塊64與所迷速度更新模塊62和位置更新模塊63連接， 用于整理更新后的航跡文件，以使航跡文件保持實時更新。 上述各^t塊的具體工作原理可參見方法實施例中所述。 本實施例通過初始化航跡文件、更新:杭跡文件、整理航跡文件，可以實 現ADS-B系統的航跡處理，并且使各飛機對應的航跡文件保持實時更新的狀 態，以保證監視的連續性和正確性。
上述的方法可以用軟件來實現，當然整個工程肯定是通過硬件來實現的。 軟件的開發環境和運行環境可以在vxWorks下面。把程序下載到單板機上運 行的。
本領域普通技術人員可以理解實現上述方法實施例的全部或部分步 驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機 可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟； 而前述的存儲介質包括ROM、 RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程 序代碼的介質。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其進 行限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技 術人員應當理解其依然可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換， 而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術方案脫離本發明技術方案的 精神和范圍。
權利要求
1、一種廣播式自動相關監視的航跡處理方法，其特征在于，包括接收裝備有ADS-B設備的飛機發送的報文信息，初始化各飛機對應的航跡文件；當報文信息為速度信息時，用速度信息更新各飛機對應的航跡文件；當報文信息為位置信息時，用位置信息更新各飛機對應的航跡文件；整理更新后的航跡文件，以使航跡文件保持實時更新。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始化各飛機對應的 航跡文件包括提取各報文信息對應的S模式地址；在所述S模式地址有效時，判斷所述S模式地址是否已經存在航跡文件中；當所述S模式地址已經存在航跡文件中時，判讀所述S模式地址對應的 航跡狀態是否為初始化狀態；當航跡狀態為初始化狀態時，更新所述S模式地址對應的航跡時間標簽， 之后，重復執行提取各報文信息對應的S模式地址的步驟。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始化各飛機對應的 航跡文件還包括當所述S模式地址沒有存在航跡文件中時，創建一個新的航跡文件，并 將所述S模式地址保存在新創建的航跡文件中，將新創建的航跡文件的狀態 置為初始化狀態。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述當報文信息為速度信 息時，用速度信息更新各飛機對應的航跡文件包括解碼所述報文信息獲取速度信息；獲取所述報文信息對應的航跡索引號，并在航跡索引號正確時，獲取航 跡狀態；判斷所述航跡狀態是否為問詢狀態；當為問詢狀態時，修改當前航跡狀態為使能狀態，之后，保存所述速度 信息到所述航跡索引號對應的航跡文件中；當不為問詢狀態時，保存所述速度信息到所述航跡索引號對應的航跡文 件中。
5、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述用位置信息更新各飛 機對應的4元跡文件包括獲取所述報文信息對應的航跡索引號； 當航跡索引號正確時，獲取航跡狀態；當航跡狀態為初始化狀態、得到過位置信息且為空中狀態時，用所述位 置信息更新空中位置信息以實現航跡更新；當航跡狀態為初始化狀態、得到過位置信息且為地面狀態時，用所述位 置信息更新地面位置信息以實現航跡更新；當航跡狀態為問詢狀態或使能狀態時，用所述位置信息更新航跡。
6、 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述用位置信息更新各飛 機對應的航跡文件還包括當航機狀態為初始化狀態，沒有得到過位置信息時，將所述位置信息作 為對應飛機的第 一個位置信息保存在所述航跡索引號對應的航跡文件中。
7、 根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述用位置信息更新 各飛機對應的航跡文件還包括當航跡索引號不正確，或者航跡狀態不存在時，獲取新的航跡文件索引 號，并新建航跡文件，將所述位置信息保存在新建的航跡文件中。
8、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述整理更新后的航跡文 件包括獲取當前航跡處理裝置的運行時間； 順序獲取航跡文件；在獲取的航跡文件的航跡狀態為初始化狀態，且最后一次更新時間大于 預先設定的第一閾值時，刪除獲取的航跡文件，之后重復執行順序獲取航跡文件的步驟；在獲取的航跡文件的航跡狀態為問詢狀態，且最后一次更新時間大于預 先設定的第二閾值時，將獲取的航跡文件的狀態置為初始化狀態，之后重復 執行順序獲取航跡文件的步驟；在獲取的航跡文件的航跡狀態為使能狀態，且最后一次更新時間大于預 先設定的第三閾值時，將獲取的航跡文件的狀態置為使能狀態，之后重復執 行順序獲取航跡文件的步驟。
9、 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述整理更新后的航跡文 件還包括當獲取的航跡文件為空時，計算各航跡文件對應的飛機與所述裝置的距 離，刪除距離較遠的飛機對應的航跡文件。
10、 一種廣播式自動相關監視的航跡處理裝置，其特征在于，包括 初始化模塊，用于接收裝備有ADS-B設備的飛機發送的報文信息，初始化各飛機對應的航跡文件；速度更新模塊，與所述初始化模塊連接，用于當報文信息為速度信息時， 用速度信息更新各飛機對應的航跡文件；位置更新模塊，與所述初始化模塊連接，用于當報文信息為位置信息時， 用位置信息更新各飛機對應的航跡文件；整理模塊，與所述速度更新模塊和位置更新模塊連接，用于整理更新后 的航跡文件，以使4元跡文件保持實時更新。
全文摘要
本發明公開了一種廣播式自動相關監視的航跡處理方法和裝置。該方法包括接收裝備有ADS-B設備的飛機發送的報文信息，初始化各飛機對應的航跡文件；當報文信息為速度信息時，用速度信息更新各飛機對應的航跡文件；當報文信息為位置信息時，用位置信息更新各飛機對應的航跡文件；整理更新后的航跡文件，以使航跡文件保持實時更新。通過本發明可以實現ADS-B系統的航跡處理，并且保證航跡處理的連續性、正確性和實時性。
文檔編號G08G5/00GK101527088SQ20091008108
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月1日 優先權日2009年4月1日
發明者劉元春, 劉志剛, 劉志勇, 朱衍波, 汪曉明 申請人:四川九洲電器集團有限責任公司