CN114550504A - 基于ads-b数据的gps干扰区域识别排查方法及装置 - Google Patents
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Abstract
基于ADS‑B数据的GPS干扰区域识别排查方法及装置，能够快速反应GPS干扰情况，排查GPS干扰区域。方法包括：(1)空域内排查区域GPS干扰排查指示指标计算：基于实际数据与ADS‑B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标；(2)区域内GPS干扰识别与判定方法：对每条航迹的指示指标进行计算，将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，计算得到划分到同一单元格内的Q值的平均值，基于实际历史数据确定指示指标阈值，通过比较阈值与综合指标Q值判断区域内GPS干扰情况。
Description
技术领域
本发明涉及民航机场空域管理的技术领域，尤其涉及一种基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，还涉及一种基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查装置。
背景技术
为了满足未来航空运输发展的需要，国际民航组织(ICAO)提出了一种以卫星导航、通信、机载和地面设备等相结合的先进技术，即广播式自动相关监视(automaticdependent surveillance-broadcast ADS-B)技术，而随着中国民航局对这一技术的重点推进，空管局组织规划的东西部地区民航广播式自动相关监视(ADS-B)工程建设项目，现已投入运行，发挥积极作用。
但是由于ADS-B数据源主要依靠GPS卫星定位，当GPS受到干扰时，会严重影响ADS-B数据的准确性及完整性，危害航空安全。在实际运行中，当GPS受到干扰时，ADS-B数据也会随之出现误差，诸如报文间断，信息偏差等，由于在实际运行中，GPS干扰源主要以近地的压制式干扰为主，由于其作用范围有限，故GPS干扰常发于机场进近区域，而起飞与着陆正是飞机航行的关键时期，航空器机载设备连续、平稳下发ADS-B数据的能力能够有效保证监视数据的实时性和准确性，进一步地确保航行安全。
1、目前，我国对于GPS干扰的排查，主要依靠机组上报异常情况后的人工排查，此方法不但要耗费巨大的人力物力，且对于异常的判定主要依赖于机组人员的经验判断，极易出现错误判断的情况，即ADS-B数据异常原因并非由于GPS干扰，但是却错误判断为GPS干扰的错判情况，以及存在GPS干扰但并未被及时察觉的漏判情况，无法解决GPS干扰识别和排查上的极大困难。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其能够快速反应GPS干扰情况，排查GPS干扰区域。
本发明的技术方案是：这种基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其包括以下步骤：
(1)空域内排查区域GPS干扰排查指示指标计算：基于实际数据与ADS-B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标；
(2)区域内GPS干扰识别与判定方法：对每条航迹的指示指标进行计算，将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，计算得到划分到同一单元格内的Q值的平均值，基于实际历史数据确定指示指标阈值，通过比较阈值与综合指标Q值判断区域内GPS干扰情况。
本发明基于实际数据与ADS-B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标，根据划分后实际监视空域内的历史数据情况，建立比较标准，通过比较阈值和综合指标的大小即可给出理论干扰源区域，从而达到快速识别与定位的目的，能够快速反应GPS干扰情况，排查GPS干扰区域。
还提供了一种基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查装置，其包括：空域内排查区域GPS干扰排查指示指标计算模块，其配置来基于实际数据与ADS-B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标；
区域内GPS干扰识别与判定模块，其配置来对每条航迹的指示指标进行计算，将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，计算得到划分到同一单元格内的Q值的平均值，基于实际历史数据确定指示指标阈值，通过比较阈值与综合指标Q值判断区域内GPS干扰情况。
附图说明
图1所示为根据本发明的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法的步骤(1.1)的流程图。
图2所示为根据本发明的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法的步骤(1.2)的流程图。
图3所示为根据本发明的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法的步骤(2)的流程图。
图4所示为根据本发明的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法的步骤(2.1)的流程图。
图5所示为根据本发明的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法的整体流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
如图5所示，这种基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其包括以下步骤：
(1)空域内排查区域GPS干扰排查指示指标计算：基于实际数据与ADS-B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标；
(2)区域内GPS干扰识别与判定方法：对每条航迹的指示指标进行计算，将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，计算得到划分到同一单元格内的Q值的平均值，基于实际历史数据确定指示指标阈值，通过比较阈值与综合指标Q值判断区域内GPS干扰情况。
本发明基于实际数据与ADS-B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标，根据划分后实际监视空域内的历史数据情况，建立比较标准，通过比较阈值和综合指标的大小即可给出理论干扰源区域，从而达到快速识别与定位的目的，能够快速反应GPS干扰情况，排查GPS干扰区域。
优选地，所述步骤(1)包括以下分步骤：
(1.1)引接各地面站未经过滤和融合处理的原始Cat021报文，并进行存储，储存的数据为下文的GPS干扰分析和后续其它应用提供基础数据支持；
(1.2)根据实验室及历史实际数据得出普适性规律与结论，建立可量化的综合指示指标：
Q＝0.3×INDEXV+0.3×INDEXP+0.4×INDEXNIC
式中：Q表示GPS干扰排查综合指标；
INDEXV表示GPS干扰排查速度指标；
INDEXP表示GPS干扰排查位置指标；
INDEXNIC表示GPS干扰排查位置完整性指标。
优选地，如图1所示，所述步骤(1.1)包括以下分步骤：
(1.1.1)从二级、三级地面站引进未经处理的原始cat021数据；
(1.1.2)Cat021数据解析；
(1.1.3)原始数据储存。
优选地，如图2所示，所述步骤(1.2)包括以下分步骤：
(1.2.1)根据地速跳变规律，构建值域[0，1]内的地速映射函数，作为地速的指示指标：
式中：GS为前一条报文的地速减去后一条报文的地速所得的地速在两条报文之间的变化率；
(1.2.2)根据位置跳变规律，构建值域[0，1]内的地速映射函数，作为位置变化率的指示指标：
式中：dis为根据前一条报文中经纬度信息与后一条报文中经纬度信息计算得出的位置差；
(1.2.3)构建位置完整性指标：
INDEXNIC＝1-NIC/11
式中：NIC为ADS-B报文中的位置完整性指标NIC。
优选地，如图3所示，所述步骤(2)包括以下分步骤：
(2.1)计算区域内综合指示指标Q；
(2.2)确定标准阈值为0.95，比较综合指示指标与标准阈值的大小，对监视区域进行排查与识别；
(2.3)若综合指示指标Q小于标准阈值，则判定为非干扰地区；
(2.4)若综合指示指标Q大于标准阈值，则判定为干扰地区。
优选地，如图4所示，所述步骤(2.1)包括以下分步骤：
(2.1.1)根据步骤(1.1)中具体分步骤，对航迹中每条报文的指示指标进行计算；
(2.1.2)确定监视排查区域的经纬度边界值；
(2.1.3)将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，筛选出监视排查区域内的报文；
(2.1.4)计算得到划分到监视排查区域内Q值的平均值，作为该单元格内的综合指示指标结果。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所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，包括上述实施例方法的各步骤，而所述的存储介质可以是：ROM/RAM、磁碟、光盘、存储卡等。因此，与本发明的方法相对应的，本发明还同时包括一种基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查装置，该装置通常以与方法各步骤相对应的功能模块的形式表示。该装置包括：
空域内排查区域GPS干扰排查指示指标计算模块，其配置来基于实际数据与ADS-B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标；
区域内GPS干扰识别与判定模块，其配置来对每条航迹的指示指标进行计算，将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，计算得到划分到同一单元格内的Q值的平均值，基于实际历史数据确定指示指标阈值，通过比较阈值与综合指标Q值判断区域内GPS干扰情况。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)空域内排查区域GPS干扰排查指示指标计算：基于实际数据与ADS-B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标；
(2)区域内GPS干扰识别与判定方法：对每条航迹的指示指标进行计算，将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，计算得到划分到同一单元格内的Q值的平均值，基于实际历史数据确定指示指标阈值，通过比较阈值与综合指标Q值判断区域内GPS干扰情况。
2.根据权利要求1所述的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其特征在于：所述步骤(1)包括以下分步骤：
(1.1)引接各地面站未经过滤和融合处理的原始Cat021报文，并进行存储，储存的数据为下文的GPS干扰分析和后续其它应用提供基础数据支持；
(1.2)根据实验室及历史实际数据得出普适性规律与结论，建立可量化的综合指示指标：
Q＝0.3×INDEXV+0.3×INDEXP+0.4×INDEXNIC。
式中：Q表示GPS干扰排查综合指标；
INDEXV表示GPS干扰排查速度指标；
INDEXP表示GPS干扰排查位置指标；
INDEXNIC表示GPS干扰排查位置完整性指标。
3.根据权利要求2所述的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其特征在于：所述步骤(1.1)包括以下分步骤：
(1.1.1)从二级、三级地面站引进未经处理的原始cat021数据；
(1.1.2)Cat021数据解析；
(1.1.3)原始数据储存。
4.根据权利要求3所述的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其特征在于：所述步骤(1.2)包括以下分步骤：
(1.2.1)根据地速跳变规律，构建值域[0,1]内的地速映射函数，作为地速的指示指标：
式中：GS为前一条报文的地速减去后一条报文的地速所得的地速在两条报文之间的变化率；
(1.2.2)根据位置跳变规律，构建值域[0,1]内的地速映射函数，作为位置变化率的指示指标：
式中：dis为根据前一条报文中经纬度信息与后一条报文中经纬度信息计算得出的位置差；
(1.2.3)构建位置完整性指标：
INDEXNIC＝1-NIC/11。
式中：NIC为ADS-B报文中的位置完整性指标NIC。
5.根据权利要求4所述的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下分步骤：
(2.1)计算区域内综合指示指标Q；
(2.2)确定标准阈值为0.95，比较综合指示指标与标准阈值的大小，对监视区域进行排查与识别；
(2.3)若综合指示指标Q小于标准阈值，则判定为非干扰地区；
(2.4)若综合指示指标Q大于标准阈值，则判定为干扰地区。
6.根据权利要求5所述的基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查方法，其特征在于：所述步骤(2.1)包括以下分步骤：
(2.1.1)根据步骤(1.1)中具体分步骤，对航迹中每条报文的指示指标进行计算；
(2.1.2)确定监视排查区域的经纬度边界值；
(2.1.3)将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，筛选出监视排查区域内的报文；
(2.1.4)计算得到划分到监视排查区域内Q值的平均值，作为该单元格内的综合指示指标结果。
7.基于ADS-B数据的GPS干扰区域识别排查装置，其特征在于：其包括：
空域内排查区域GPS干扰排查指示指标计算模块，其配置来基于实际数据与ADS-B定位原理以及GPS工作原理，同时通过对实验室GPS压制干扰模拟实验数据以及实际干扰事件数据分析，得出普适性规律与结论，依据该数据相关性结果，建立可量化的综合指示指标；
区域内GPS干扰识别与判定模块，其配置来对每条航迹的指示指标进行计算，将计算后的指示指标按照该条报文的经纬度进行划分，计算得到划分到同一单元格内的Q值的平均值，基于实际历史数据确定指示指标阈值，通过比较阈值与综合指标Q值判断区域内GPS干扰情况。
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