1.一种ADS‑B航空监视系统中的航空器定位系统,其特征在于:包括地面接收点选择模块、航空器运行数据采集模块、量测数据计算模块、定位验证模块、航空器定位预测模块,所述地面接收点选择模块用于选择短航路段的地面接收点,所述接收点用于接收并分析航空器广播发文传输的信息;所述航空器运行数据采集模块包括卫星定位信号采集单元、航空器运行状态采集单元、量测信息采集单元,并将采集的信息传输至量测数据计算模块、定位验证模块和航空器定位预测模块;所述量测数据计算模块根据三组量测数据计算得到三组航空器的位置信息,并将得到的位置信息传输至定位验证模块;所述定位验证模块用于验证量测数据计算模块得到的位置坐标与卫星定位坐标的一致性,若二者的均方根误差超出预设阈值,则发出警报提示;所述航空器定位预测模块接收到警报提示后通过滤波器实现对航空器位置的自动定位追踪,绘制出航空器飞行航路,实现对航空器的位置预测;
所述地面接收点选择模块包括已知航线选择单元和未知航线选择单元,已知航线路径的地面接收点选择方式为:步骤S01、将已知航线划分为n段短航路段:所述短航路段按照出发地到目的地的顺序依次编号,得到H1…Hn个航路段,Hi表示第i个短航路段,所述短航路段的长度在150‑
220km;
步骤S02、建立平面坐标:以短航路段Hi的起点和终点的连线线段所在直线为X轴,所述连线的长度为L,以垂直过连线线段中点的直线为Y轴,得到短航路段内的平面直角坐标系;
步骤S03、计算满足公式的地面接收点:f为短航路段Hi内的最高点,即航空器在该航线的最高点,最优地面接收点的坐标(x,y)满足公式步骤S04、最优接收点:在平面直角坐标系中的四个象限内各取一个点作为最优接收点,得到4个地面接收点,且四个地面接收点满足均匀分布在短航路段起点和终点连线线段的等分线上,得到每段短航路段的4个地面接收点,并按照顺序进行标记。
2.根据权利要求1所述的一种ADS‑B航空监视系统中的航空器定位系统,其特征在于:
所述未知航线选择单元的地面接收点选择方式为:地面接收点第一次识别到目标航空器广播的信号后,将信息传输给管理平台,管理平台根据分析采集的信号,经过筛选、分析得到信号包含航空器的速度和方向的量测数据,基于航空器定位预测模块预测得到航空器的运动方向,根据预测信息将预测得到航空线路,所述航空线路为短航路段,然后参照步骤S02至步骤S04,得到短航路段的地面接收点。
3.根据权利要求1所述的一种ADS‑B航空监视系统中的航空器定位系统,其特征在于:
所述卫星定位信号采集单元用于采集卫星定位系统传输的定位信息;所述航空器运行状态采集单元用于采集航空器飞行速度、航班号、飞机识别码;所述量测信息采集单元由地面接收点完成,通过地面接收站对航空器传输的信号进行分析得到航空器的广播报文信号到达基站的时间TOA、基站接收广播报文信号的角度AOA、广播报文信号到达基站的信号频差FDOA。
4.根据权利要求1所述的一种ADS‑B航空监视系统中的航空器定位系统,其特征在于:
所述卫星定位信号采集单元和航空器运行状态采集单元基于航空器上搭载的ADS‑B机载设备实现,所述设备包括发射机和BDS接收机。
5.根据权利要求4所述的一种ADS‑B航空监视系统中的航空器定位系统,其特征在于:
所述卫星定位信号采集单元的采集方式为:接收机接收来自定位卫星对目标飞机的实测信号,计算出飞机的坐标位置与动态信息后,航空器机载发射机通过BDS振荡器,用中频和低频频率模式将由BDS获得的位置数据信息周期性广播报文至地面接收点。
6.根据权利要求1所述的一种ADS‑B航空监视系统中的航空器定位系统,其特征在于:
所述航空器定位预测模块包括运动模型搭建单元、目标追踪预测模型单元,所述运动模型搭建单元由匀速模型、匀加速模型、匀速转弯模型基础运动排列得到,所述目标追踪预测模型单元通过滤波算法进行目标状态的估计。
7.根据权利要求1所述的一种ADS‑B航空监视系统中的航空器定位系统,其特征在于:
所述航空器定位预测模块包括下列步骤:
步骤S21、得到目标定位粒子:根据航空器的广播报文信号到达基站的时间TOA、基站接收广播报文信号的角度AOA、广播报文信号到达基站的信号频差FDOA,再利用三角定位法和无源定位算法,分别得到航空器的三维坐标,每个地面接收点得到若干个三维坐标,将这些三维坐标视为目标定位粒子;
步骤S22、目标定位粒子的采样和更新:根据重要性密度函数的数值对目标定位粒子进行采样;
步骤S23、计算各粒子的重要性权值并归一化:所述重要性权值根据时间戳的时间计算权值,时间越靠近当前,权重越大;
步骤S24、估计系统状态的后验分布均值以及协方差;
步骤S25、根据后验概率分布和非线性状态方程,利用CKF完成高斯分布参数的预测。