CN102946285A - 一种用于检测自相关监视信息的传输性能的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测自相关监视信息的传输性能的方法，包括步骤：接收自相关监视信息和与自相关监视信息相关联的ACARS信息，其中，自相关监视信息包括至少一个第一内容信息，ACARS信息包括至少一个第二内容信息；将至少一个第一内容信息转化为至少一个第一工程值并且将至少一个第二内容信息转化为至少一个第二工程值；修正至少一个第二工程值；建立时间同步触发机制；以及将第一工程值和经修正的第二工程值进行差异性比较并确定自相关监视信息的传输性能。本发明的方法能够用于飞机航电通信系统设计、集成和飞机试飞过程中的通信监视系统性能的检测分析，也能够用于民航飞机通信监视链路的性能测试。

Description

一种用于检测自相关监视信息的传输性能的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于检测信息的传输性能的方法及装置，特别地，涉及一种用于检测自相关监视信息的传输性能的方法及装置。
背景技术
自相关监视系统是一种地空无线通信系统，主要包括广播式自动相关监视和合约式自相关监视两种工作方式。无论那种方式，其中自相关监视信息的传输性能都是评估自相关监视系统可靠性的一个重要参数，确保其具有较高的传输性能也是保障飞行安全的重要手段。机载设备、地面系统以及通信链路的性能均会影响自相关监视信息的传输性能，进而影响整个系统的工作可靠性。
民用大型客机中的自相关监视系统为空中交通管制提供必要的监控数据，这种监控方法是实时进行的。当飞机在空中飞行时，自相关监视系统通过传输自相关监视信息实现与地面站之间的通信，其中，自相关监视信息包括两种类型，分别是ADS-B(AutomaticDependent Surveillance Broadcast：广播式自相关监视)和ADS-C(Automatic Dependent Surveillance Contract：合约式自相关监视)，其内容包括飞机位置、飞行高度等飞行参数。
在飞机设计、制造和使用过程中，均需要检测并分析自相关监视系统的信息传输性能。然而，在现有的技术中，由于无线传输时接收端并不知道原始自相关监视信息的内容，在一定程度上限制了实时检测分析的进行，目前还没有民航自相关监视系统性能的整体检测方法。而通常的做法是通过测量仪器检测无线信号强度的方法来检验民航地空通信链路中自相关监视信息的传输性能。这是一种间接检测无线信号传输质量的方法，只能通过信号强度估计自相关监视信息的传输性能和稳定性，这样估计出的自相关监视信息的传输性能通常不够准确。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种用于检测信息的传输性能的方法及装置，通过该方法及装置能够直接检测出自相关监视信息的传输性能。
为达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种用于检测自相关监视信息的传输性能的方法，包括步骤：接收所述自相关监视信息和与所述自相关监视信息相关联的ACARS(Aircraft CommunicationsAddressing and Reporting System：飞机通信寻址与报告系统)信息，其中，所述自相关监视信息包括至少一个第一内容信息，所述ACARS信息包括至少一个第二内容信息，并且所述至少一个第一内容信息和所述至少一个第二内容信息分别具有至少一个内容；将所述至少一个第一内容信息转化为至少一个第一工程值，其中所述至少一个第一工程值与所述至少一个第一内容信息一一对应，并且将所述至少一个第二内容信息转化为至少一个第二工程值，其中所述至少一个第二工程值与所述至少一个第二内容信息一一对应；修正所述至少一个第二工程值；建立时间同步触发机制；以及将所述第一工程值和经修正的第二工程值进行差异性比较并基于所述比较来确定所述自相关监视信息的传输性能，其中所述第一工程值和所述经修正的第二工程值对应于具有相同的内容的第一内容信息和第二内容信息。
其中，自相关监视信息和ACARS信息例如能够通过地空通信链路从机载设备发送，该机载设备能够例如位于民用飞机上。飞机侧记载设备上的例如同一个传感器等设备检测得出某个内容信息，并将其按自相关监视信息和ACARS信息规范进行编码成自相关监视信息和ACARS信息，然后将自相关监视信息和ACARS信息分别传输至地面。此外，修正第二工程值主要是为了修正因为通信链路或者其他偶然因素所造成的ACARS数据异常，从而确保作为评估自相关监视信息的、与ACARS信息相对应的第二工程值的准确性。
优选地，在一个实施例中，所述方法还包括显示步骤：将差异性比较的结果和所述自相关监视信息的传输性能显示在平台终端上。以这样的方式，所检测出的自相关监视信息的传输性能将直观地显示出来。
在一个实施例中，所述第一内容信息和所述第二内容信息的所述内容包括如下中的至少一项：飞机识别号、飞机位置、飞行高度以及空速。
在一个实施例中，在所述修正所述第二工程值进一步包括：拟合所述至少一个第二工程值。考虑到飞机的运动是一种机械运动，而这种机械式的运动通常是连续的，这意味着由ACARS数据转化得到的第二工程值数据也应该是连续的。因此，可以通过例如拟合所述第二工程值的方式得到其变化曲线，而偏离所述变化曲线的点则被视为奇异点并予以修正，从而获取经修正的第二工程值，由此确保了之后作为比较时参考基准的经修正的第二工程值的准确性。
在一个实施例中，拟合所述至少一个第二工程值采用二次或者三次拟合方法。二次和三次拟合方法简单易行，而且同时也确保了必要的拟合精度要求。
在一个实施例中，所述时间同步触发机制的时间基准是所述自相关监视信息和所述ACARS信息的时间间隔的最小公倍数。如此便能确保每一个自相关监视信息均有与之相对应的且可以比较的ACARS信息，从而进一步确保了所比较的所述第一工程值和所述经修正的第二工程值的可比性。
本发明的第二方面提供了一种用于检测自相关监视信息的传输性能的装置，该装置包括：接收装置，用于接收所述自相关监视信息和与所述自相关监视信息相关联的ACARS信息，其中，所述自相关监视信息包括至少一个第一内容信息，所述ACARS信息包括至少一个第二内容信息，并且所述至少一个第一内容信息和所述至少一个第二内容信息分别具有至少一个内容；转化装置，用于将所述至少一个第一内容信息转化为至少一个第一工程值，其中所述至少一个第一工程值与所述至少一个第一内容信息一一对应，并且用于将所述至少一个第二内容信息转化为至少一个第二工程值，其中所述至少一个第二工程值与所述至少一个第二内容信息一一对应；修正装置，用于修正所述至少一个第二工程值；同步装置，用于建立时间同步触发机制；以及分析装置，用于将所述第一工程值和经修正的第二工程值进行差异性比较并基于所述比较来确定所述自相关监视信息的传输性能，其中所述第一工程值和所述经修正的第二工程值对应于具有相同的内容的第一内容信息和第二内容信息。
本发明所述的检测分析方法和装置可以应用于飞机航电通信系统设计、集成和飞机试飞过程中检测自相关监视信息的传输性能，从而进一步检测分析通信监视系统的性能。因为自相关监视信息和ACARS信息均为飞行过程中实时传输的信号，因此本发明所述方法能够实时地检测自相关监视信息的传输性能。此外，相较于传统的通过间接地测量信号接收功率的方法，本发明所述的方法及装置能够通过比较由自相关监视信息的第一内容信息转化而得的第一工程值和经修正的、由ACARS信息的第二内容信息转化而得的第二工程值进而得出差异的方法，从而直接地而且更精确地检测自相关监视信息的传输性能。此外，本发明所述的检测分析方法和装置也可以应用于民航飞机通信监视链路的性能测试。
附图说明
通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了依据本发明所述的用于检测自相关监视信息的传输性能的方法的流程图；以及
图2示出了依据本发明的用于检测自相关监视信息的传输性能的系统的示意图。
具体实施方式
图1示出了依据本发明所述的用于检测自相关监视信息的传输性能的方法的流程图，该方法包括以下步骤：
在步骤110中，地面接收系统例如从机载系统接收自相关监视信息和与自相关监视信息相关联的ACARS信息，其中，该自相关监视信息包括至少一个第一内容信息，而ACARS信息包括至少一个第二内容信息，并且至少一个第一内容信息和至少一个第二内容信息分别具有至少一个内容。
具体地，在步骤110中自相关监视信息例如是ADS-B信息或ADS-C信息。第一内容信息和第二内容信息的内容例如包括如下中的至少一项：飞机识别号、飞机位置、飞行高度以及空速。例如第一内容信息例如包括飞机识别号、飞机位置、飞行高度。第二内容信息例如包括飞机识别号。
接着，在步骤120中：将至少一个第一内容信息转化为至少一个第一工程值，其中至少一个第一工程值与至少一个第一内容信息一一对应，并且将至少一个第二内容信息转化为至少一个第二工程值，其中至少一个第二工程值与至少一个第二内容信息一一对应。
具体地，在步骤120中，当第一内容信息例如包括飞机识别号、飞机位置、飞行高度时，可以将飞机识别号、飞机位置、飞行高度分别转化为三个第一工程值(a，b，c)，其分别与飞机识别号、飞机位置、飞行高度一一对应。而第二内容信息例如包括飞机识别号时，可以将飞机识别号转化为第二工程值d1，其与飞机识别号对应。优选地，该转化操作可以通过译码来实现。
优选地，将转化得到的工程值(例如a，b，c，d1)存储于附加的存储器中，为后续这些工程值进行进一步处理做必要的准备。
接下来，在步骤130中，修正转化而得的第二工程值，例如采用拟合的方法修正第二工程值。
具体地，以下以d1为例对来阐述拟合过程。例如，在预定时间段内转化得出了在不同的时间点上的五个第二工程值(d1，d2，d3，d4，d5)，(即，这五个第二工程值都对应于相同的第二内容信息，例如飞机识别号)。然后对该五个第二工程值进行曲线拟合。当例如d1偏离拟合的曲线，即当d1为奇异点时，将其相应地修正为d1’，例如将d1修正至拟合的曲线之上形成d1’。
优选地，在步骤130中，拟合所述第二工程值采用二次或者三次拟合方法，将偏离拟合曲线的数据点视为奇异点并予以修正。
通过该步骤，可以得出经修正的第二工程值，例如d1’。
进一步地，在步骤140中建立时间同步触发机制的步骤，在该步骤中建立该时间同步触发机制是为了确保第一工程值与经修正的第二工程值的时间同步。即确保比较的第一工程值与经修正的第二工程值所实际表示的数据为表示同样信息含义且为同一时间由同一机载传感器感测的数据。例如第一工程值与经修正的第二工程值均表示飞机在时刻t1的高度信息，这样比较才具有可比性。
有利地，在该步骤中的所述时间同步触发机制的时间基准是待检测的自相关监视信息和ACARS信息的时间间隔的最小公倍数。例如，自相关监视信息的采样间隔为0.5秒，而ACARS信息的采样间隔为8秒，那么时间同步触发机制的时间基准应该为这两者的最小公倍数，也即8秒，如此便能确保每一个自相关监视信息均有与之相对应的且可以比较的ACARS信息，从而进一步确保了在步骤150中所比较的所述第一工程值和所述经修正的第二工程值的可比性。
最后，在步骤150中：将第一工程值和经修正的第二工程值进行差异性比较，以得出存在差异的自相关监视信息，并根据所述存在差异的自相关监视信息来确定所述自相关监视信息的传输性能。其中所述第一工程值和所述经修正的第二工程值对应于具有相同的内容的第一内容信息和第二内容信息。
具体地，由于三个第一工程值(a，b，c)中a对应于飞机识别号，而经修正的第二工程值d1’也对应于飞机识别号，即a和d1’都对应于飞机识别号这一相同的内容。由此，可以将a与d1’进行差异性比较。
更具体地，例如，在所进行的1000000组工程值的比较中，与修正后的第二工程值的差异达到2％的第一工程值所对应的自相关监视信息被视为存在差异的自相关监视信息，假设其中有60组被视为差异自相关监视信息，那么所述自相关监视信息的传输性能以失效率表示即为：60/1000000＝6*10-5。当然可以根据不同的应用场景能够确定不同的要求，从而进一步评判该系统的自相关监视信息的传输性能是否达到预定要求。
图2示出了依据本发明的用于检测自相关监视信息的传输性能的系统的示意图。该系统包括机载系统平台210和用于检测自相关监视信息的传输性能的装置220。所述装置220通过地空通信链路从机载系统平台210接收相关数据，其中，机载系统平台210包括机载自相关监视信息系统和机载地空数据通信系统；而所述装置220则包括地面相关接收221、数据的译码装置222、译码数据库服务器223、ACARS数据的修正装置224、时间同步器225、信息分析比较终端226和显示终端227。
具体地，当该装置220工作时，首先由地面相关接收装置221通过采用甚高频(VHF)通信的地空通信链路从机载系统平台210接收自相关监视信息(自相关监视信息例如包括ADS-B信息或ADS-C信息)和ACARS信息，其中地面相关接收装置221至少包括ACARS地面相关接收装置和ADS-B地面相关接收装置与ADS-C地面相关接收装置两者中的一个；其中，所述自相关监视信息包括第一内容信息，所述ACARS信息包括第二内容信息，并且所述第一内容信息和所述第二内容信息分别具有至少一个内容。第一内容信息和第二内容信息的内容包括飞机识别号、飞机位置、飞行高度以及空速。
然后将所接收到的数据传输至数据的译码装置222进行译码处理，在该译码设备222中，所接收的自相关监视信息和ACARS信息经过译码设备222分别被转化为第一和第二工程值。其中，对于自相关监视信息的译码，应该按照DO-212/DO-242规范要求进行，主要是译码第一内容信息，并且记录信息传送的时间；对于ACARS信息的译码，主要是译码第二内容信息，译码应按照ARINC618/ARINC620规范要求进行，并且记录报文信息传送的时间。更特别地，在开展自相关监视信息传输性能检测时，要求ACARS信息保持足够高的传输速率，例如达到2.4kb/s。
随后分别将由译码装置222所得到的第一和第二工程值数据存储在译码数据库服务器223中且同时将第二工程值送入ACARS数据的修正装置224中进行修正，从而得到经修正的第二工程值，此值在后续的装置中作为比较的参考值使用，数据的地面传输可采用局域网或RS422/485方式。其中，第二工程值的修正可采用常规的二次/三次数据拟合方法，保证拟合曲线光滑，远离曲线的数据认定为奇异点，并标注提醒。
之后，时间同步器225建立时间同步触发机制，以确保所用的与自相关监视信息相对应的第一工程值和与ACARS信息相对应的经修正的第二工程值的时间一致性。在译码设备222中已经为自相关监视信息和ACARS信息分别记录了信息传送的时间，即每个第一和第二工程值都对应有一个时间戳，这就为该时间同步器225中建立的时间同步触发机制提供了条件。所述时间同步触发机制的时间基准是所述自相关监视信息和所述ACARS信息的最大时间间隔。
然后，表示自相关监视信息的第一工程值和表示ACARS信息的经修正的第二工程值在装置226中进行差异性比较并标注存在差异的自相关监视信息，在此基础之上，统计并计算自相关监视信息传输错误并由此得出自相关监视信息的传输性能；其中，存在差异的自相关监视信息以及由此得出的自相关监视信息的传输性能能够通过显示终端227显示出来。
本领域的技术人员应当理解，该用于检测自相关监视信息的传输性能的装置220中的译码数据库服务器223是非必需的，译码所得的第一和第二工程值并非一定要存储，可以直接传输至接下来的处理设备：ACARS数据的修正装置224和信息分析比较终端中直接处理，而拥有译码数据库服务器223是有利的，这使得以后对这些数据再次进行分析成为可能；此外，显示终端227也不是必需的，但是具有该显示终端的用于检测自相关监视信息的传输性能的装置220能够具有更直观的结果显示能力。
经过长期的实际使用证实：所选取的ACARS信息经过拟合后作为比较基准是稳定可靠的，又因为比较的参数均为同一时刻由同一个机载传感器测量获得，因此可以确定，数据的差异一定来自于自相关监视信息的传输过程，即使传感器检测数据不正确，也会有相同结果。因此，利用本发明的方法和装置形成的自相关监视信息传输性能检测系统通过其中的与自相关监视信息相对应的第一工程值和与ACARS信息相对应的经修正的第二工程的差异性比较和分析，可以直接反映出自相关监视系统中的自相关监视信息的实时传输性能；而且，相较于传统技术，该方案所检测出的自相关监视信息的传输性能更为准确。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。本专利覆盖在字面上或在等同原则下落入所附权利要求的范围的所有方法、装置和产品。

Claims (12)

1.一种用于检测自相关监视信息的传输性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.接收所述自相关监视信息和与所述自相关监视信息相关联的ACARS信息，其中，所述自相关监视信息包括至少一个第一内容信息，所述ACARS信息包括至少一个第二内容信息，并且所述至少一个第一内容信息和所述至少一个第二内容信息分别具有至少一个内容；
b.将所述至少一个第一内容信息转化为至少一个第一工程值，其中所述至少一个第一工程值与所述至少一个第一内容信息一一对应，并且将所述至少一个第二内容信息转化为至少一个第二工程值，其中所述至少一个第二工程值与所述至少一个第二内容信息一一对应；
c.修正所述至少一个第二工程值；
d.建立时间同步触发机制；以及
e.将所述第一工程值和经修正的第二工程值进行差异性比较并基于所述比较来确定所述自相关监视信息的传输性能，其中所述第一工程值和所述经修正的第二工程值对应于具有相同的内容的第一内容信息和第二内容信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括显示步骤f：将差异性比较的结果和所述自相关监视信息的所述传输性能显示在平台终端上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一内容信息和所述第二内容信息的所述内容包括如下中的至少一项：
-飞机识别号；
-飞机位置；
-飞行高度；以及
-空速。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c进一步包括：拟合所述至少一个第二工程值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，拟合所述至少一个第二工程值采用二次或者三次拟合方法。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d中的所述时间同步触发机制的时间基准是所述自相关监视信息和所述ACARS信息的时间间隔的最小公倍数。
7.一种用于检测自相关监视信息的传输性能的装置，其特征在于，包括：
接收装置，用于接收所述自相关监视信息和与所述自相关监视信息相关联的ACARS信息，其中，所述自相关监视信息包括至少一个第一内容信息，所述ACARS信息包括至少一个第二内容信息，并且所述至少一个第一内容信息和所述至少一个第二内容信息分别具有至少一个内容；
转化装置，用于将所述至少一个第一内容信息转化为至少一个第一工程值，其中所述至少一个第一工程值与所述至少一个第一内容信息一一对应，并且用于将所述至少一个第二内容信息转化为至少一个第二工程值，其中所述至少一个第二工程值与所述至少一个第二内容信息一一对应；
修正装置，用于修正所述至少一个第二工程值；
同步装置，用于建立时间同步触发机制；以及
分析装置，用于将所述第一工程值和经修正的第二工程值进行差异性比较并基于所述比较来确定所述自相关监视信息的传输性能，其中所述第一工程值和所述经修正的第二工程值对应于具有相同的内容的第一内容信息和第二内容信息。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示装置，用于将差异性比较的结果和所述自相关监视信息的所述传输性能显示在平台终端上。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一内容信息和所述第二内容信息的所述内容包括如下中的至少一项：
-飞机识别号；
-飞机位置；
-飞行高度；以及
-空速。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述修正装置采用拟合所述至少一个第二工程值的方式来修正所述至少一个第二工程值。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，拟合所述至少一个第二工程值采用二次或者三次拟合方法。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述同步装置建立的所述时间同步触发机制的时间基准是所述自相关监视信息和所述ACARS信息的时间间隔的最小公倍数。
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