基于ADS-B技術的多點定位方法研究

劉媛

摘? ?要：在當前我國的發展過程中，低空領域正在不斷被開發，空中航運飛機和無人機的數量也出現了顯著的提升，帶來了諸多安全問題。這種情況下，立足于ADS-B技術的多點定位方法就能夠較好強化空中管制效果，給各個飛行器的起飛降落提供了較為顯著的基礎保障。文章闡述了ADS-B技術和多點定位的相關內容，從場面監視方法體系、多點定位的算法、立足于TDOA原理進行BP神經網絡改進、多點定位方法的實驗使用4個方面，深入全面地探討了ADS-B技術下的多點定位方法。

關鍵詞：ADS-B技術;多點定位;定位方法;場面監視

隨著我國國民經濟的快速發展，航運飛機已經成為一種普遍的出行方式。為了滿足日益增長的航空交通要求，我國各個地區機場建設的規模正在不斷增加，同時航線分布也比較密集，使得空中交通管制的壓力逐步攀升。在過去一段時間里，我國發生了一些機場事故。在這種情況下，如果能夠充分立足于廣播式自動相關監視（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）技術構建多點定位技術，這類情況就可以得到較好的改善，同時也能夠避免其他人為因素所帶來的事故。基于此，有必要全面分析基于ADS-B技術的多點定位方法。

1? ? ADS-B技術和多點定位的概述

1.1? ADS-B技術的發展

ADS-B技術是一種廣播式的自動監視技術，能夠給我國空中交通監管帶來較為便捷的服務，同時也支持多種類型的飛機信號。在當前，國內外大部分國家中，ADS-B技術都得到了較為深入的研究，同時也將這項技術確立為后續空中交通管制與調度的核心內容。在使用ADS-B技術的時候，如果能夠兼顧貫徹全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）技術，就可以更有效地發布飛機飛行過程中的各類信息，同時這些信息的刷新頻率也非常高。事實上，我國早在1988年就開始著手進行自動檢測系統（Automatic Detecting System，ADS）航線建設，并且在2004年就在北上廣3個城市中，立足于ADS-B技術構建了航空管制中心。如今，雖然這項技術并沒有在全國范圍內得到充分的應用，但也開始朝著基于ADS-B技術的多點定位場面監視體系發展。

1.2? 多點定位技術的前景

多點定位技術是當前一種非常先進的技術，具有定位精度高、刷新頻率快等各個方面的優勢，在美國、加拿大等多個國家都已經得到了全面的應用。目前多點定位技術已經成了歐美國家充分認可的一種監視技術。在機場體系中，這項技術的應用能夠完成精準監視、航路監視、精密進近、廣域多點監視等各個方面的工作。而相較于國家來說，我國在這方面的研究比較遲緩，直到2006年才開始相關技術的研究，并且在2015年才真正推出多點定位系統，開始在我國使用。但我國所研制出來的系統是基于ADS-B技術之上的，同時兼容多點定位樣機。因此這也標志著我國在機場場面監視領域體系已經擁有世界先進水平，需要在后續發展中引起關注，深度挖掘與探索基于ADS-B技術的多點定位方法。

2? ? ADS-B技術下的多點定位方法

2.1? 場面監視方法體系

ADS-B技術本身擁有Out和In兩個模式，而當前我國大部分機場在使用這項場面監視方法的時候，使用的功能主要就是Out功能，其能夠使搭載ADS-B應答機的飛機向外發送位置、速度等各類數據。這個時候，機場場面上的ADS-B設備就能夠接收到這些信息，同時開始傳輸區域飛機的各類數據信息。這樣以后，整個體系就實現了空對空監視和場面自身監控。而在多點定位技術體系中，最為關鍵的是時鐘同步技術和布站選址。其中前者能夠保證多點定位在時間上的同步性，而后者則能夠保證多點定位的覆蓋區域，同時在很大程度上也決定了多點定位的綜合精度。

2.2? 多點定位的算法

結合當前ADS-B技術發展現狀來看，多點定位的算法類型有很多，這里針對當前使用比較頻繁的到達時間差（Time Difference of Arrival，TDOA）定位測量算法來進行分析。這種算法主要是通過定位測量來明確飛機信號到達不同基站的時間差，然后通過距離差值方程來求得目標位置的解。這種算法無須保持較高精度的時鐘同步，但需要至少4個地面基站引出3組時間差，才能夠實現三維空間的定位。在具體使用各類算法的時候，相關技術人員可以根據實際情況進行算法的優化與改進，最終保證所使用算法的有效性。

2.3? 立足于TDOA原理進行BP神經網絡改進

反向傳播（Back Propagation，BP）神經網絡是一種有自主學習能力的智能化體系，可以實現對數據分布并行處理。TDOA定位測量算法雖然具有較好的效果，但在目標距離地面非常遠的時候很難保證較高的精度。這主要是因為當距離較遠的時候，使用TDOA定位測量算法就會產生大量的測量數據。這個時候如果能夠引入BP神經網絡技術，就可以針對這些數據進行智能化處理，降低由于數據繁冗等各類原因而帶來的誤差。

2.4? 多點定位方法的實驗使用

在基于ADS-B技術的多點定位方法全部建設完成以后，還應該進行預實驗，明確這套方法的具體使用效果。在進行試驗的時候，相關技術人員也應該完成不占選址、數據接收、數據編碼、目標定位等各個流程，并分析最終的定位精度，以明確本次設計的ADS-B技術多點定位方法的最終成效，接著根據最終結果進行一定的調整。

3? ? 結語

綜合來看，在未來的發展中，我國航空交通將會變得更加緊張，因此，推行ADS-B技術下的多點定位方案是非常有必要的。這也需要我國在后續發展中要加強這方面的研究，同時還要在我國各個機場中進行試點實驗，不斷改善定位方案體系中可能存在的各類問題，并在后續使用過程中進行改善。這樣我國航空管理的成效才能夠大幅度提高，航空管理的最終質量才能得到保障。

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