專利名稱：：基于tis-b的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及航空監(jiān)視技術(shù)，尤其涉及一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著人們生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的人選擇飛機(jī)作為出行的主要交通工具，而安全性是乘客首要考慮的問(wèn)題。因此，和地面交通管制類似，空中交通管制的目的是使航線上的飛機(jī)安全、高效、有計(jì)劃地在空域中飛行，通過(guò)管制員對(duì)所管制空域內(nèi)飛機(jī)的飛行動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)一見(jiàn)，以準(zhǔn)確掌握空中的交通活動(dòng)信息?，F(xiàn)有技術(shù)中存在的監(jiān)視技術(shù)包括雷達(dá)監(jiān)視手段、自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(AutomaticDependentSurveillance;以下簡(jiǎn)稱ADS)技術(shù)、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(AutomaticDependentSurvei1lance-Broadcast.，以下簡(jiǎn)稱ADS-B)技術(shù)、廣播式交通信息月良務(wù)(TrafficInformationService-Broadcast;以下簡(jiǎn)稱TIS-B)技術(shù)等。其中，雷達(dá)監(jiān)視手段采用詢問(wèn)/應(yīng)答的方式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，但雷達(dá)系統(tǒng)自身存在諸多局限性，如雷達(dá)波束為直線傳播，造成大量盲區(qū)，某些特殊地貌地區(qū)無(wú)法進(jìn)行探測(cè)，雷達(dá)旋轉(zhuǎn)周期在一定程度上限制了監(jiān)視精度的提高，而且無(wú)法獲得飛機(jī)的計(jì)劃航路、速度等態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)，對(duì)跟蹤精度的提高和短期沖突告警(ShortTermConflictAlert;以下簡(jiǎn)稱STCA)能力。ADS技術(shù)通過(guò)衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈或甚高頻空-地?cái)?shù)據(jù)鏈，將機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)獲得的導(dǎo)航信息自動(dòng)實(shí)時(shí)地發(fā)送到地面接收和處理系統(tǒng)，通過(guò)顯示設(shè)備提供偽雷達(dá)畫面，以供地面監(jiān)視飛機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。ADS-B技術(shù)作為ADS技術(shù)中的一種，其以導(dǎo)航設(shè)備及其他機(jī)載設(shè)備產(chǎn)生的信息為數(shù)據(jù)源，采用先進(jìn)的地5空/空空數(shù)據(jù)鏈作為通信手段，通過(guò)對(duì)外自動(dòng)廣播自身的狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)地面對(duì)飛機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)視；同時(shí)它也接收其他飛機(jī)的廣播信息，達(dá)到飛機(jī)間的相互感知，實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊空域交通狀況全面、詳細(xì)的了解。但ADS-B技術(shù)不能作為唯一的監(jiān)視手段，由于一旦導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，監(jiān)視功能將喪失，造成無(wú)法估計(jì)的損失。因此，二次監(jiān)3見(jiàn)雷達(dá)(SecondarySurveillanceRadar;以下簡(jiǎn)稱SSR)技術(shù)和ADS-B技術(shù)的結(jié)合成為必然，以實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，TIS-B技術(shù)則用于解決在監(jiān)視系統(tǒng)更新?lián)Q代的過(guò)程中ADS-B與雷達(dá)監(jiān)視手段的兼容性問(wèn)題。而ADS-B與TIS-B的數(shù)據(jù)源的定位原理存在本質(zhì)的區(qū)別，ADS-B的監(jiān)視信息來(lái)源于衛(wèi)星定位導(dǎo)4元系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem;以下簡(jiǎn)稱GPS),在其監(jiān)視信息中本身帶有相應(yīng)的表征精度的數(shù)據(jù)項(xiàng)，TIS-B的監(jiān)視信息則來(lái)源于SSR，且SSR數(shù)據(jù)中沒(méi)有相應(yīng)的表征精度的數(shù)據(jù)項(xiàng)，已有的TIS-B系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)差比的三次方的反比例函數(shù)與單一的數(shù)字補(bǔ)充項(xiàng)來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)精度，但該計(jì)算方法計(jì)算不高，使得得到的飛機(jī)位置存在較大誤差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法和系統(tǒng)，提供適用于TIS-B系統(tǒng)的估計(jì)位置誤差計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)ADS-B系統(tǒng)與TIS-B系統(tǒng)的兼容性，提高數(shù)據(jù)精度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法，包括根據(jù)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)誤差建立估計(jì)位置誤差圓，以所述目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心，以隨機(jī)誤差分布所在的高斯橢圓的長(zhǎng)軸、短軸為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系；根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值當(dāng)所述系統(tǒng)誤差矢量與所述高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，根據(jù)所述高斯橢圓被包含在所述估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率計(jì)算變量因子值&95;對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值的差值進(jìn)行擬合，根據(jù)阻尼最小二乘估計(jì)理論估計(jì)得到^f務(wù)正因子值M;根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)差值cr^、所述變量因子值&M和所述修正因子值A(chǔ)"十算估計(jì)位置誤差值EPU。本實(shí)施還提供了一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算系統(tǒng)，包括模型建立模塊，用于根據(jù)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)誤差建立估計(jì)位置誤差圓，以所述目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心，以隨才幾誤差分布所在的高斯橢圓的長(zhǎng)軸、短軸為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系；標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值cr^;變量因子值計(jì)算模塊，用于當(dāng)所述系統(tǒng)誤差矢量與所述高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，根據(jù)所述高斯橢圓被包含在所述估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率計(jì)算變量因子值&95;修正因子值計(jì)算4莫塊，用于對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值的差值進(jìn)行擬合，根據(jù)阻尼最小二乘估計(jì)理論估計(jì)得到修正因子值M;估計(jì)位置誤差值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊計(jì)算的所述標(biāo)準(zhǔn)差值cr^、所述變量因子值計(jì)算模塊計(jì)算的所述變量因子值^95和所述修正因子值計(jì)算模塊計(jì)算的所述修正因子值M計(jì)算估計(jì)位置誤差值EPU。本發(fā)明提供的一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法和系統(tǒng)，提供了適用于TIS-B系統(tǒng)的估計(jì)位置誤差計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了ADS-B系統(tǒng)與TIS-B系統(tǒng)的兼容性，提高了數(shù)據(jù)精度。圖1為本發(fā)明基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法實(shí)施例的流程圖；圖2為本發(fā)明基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法實(shí)施例中的NACp擴(kuò)展模型示意圖3為本發(fā)明基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法實(shí)施例的流程圖，如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法，本實(shí)施例提供的基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法為基于TIS-B系統(tǒng)的飛機(jī)位置誤差的計(jì)算方法，TIS-B系統(tǒng)用來(lái)解決ADS-B系統(tǒng)與雷達(dá)監(jiān)視手段的兼容性問(wèn)題，TIS-B系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)監(jiān)視信息進(jìn)行處理后廣播發(fā)送給其服務(wù)范圍內(nèi)的ADS-B用戶，從而實(shí)現(xiàn)ADS-B用戶對(duì)周圍非ADS-B用戶的監(jiān)控。盡管TIS-B系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)監(jiān)視手段與ADS-B系統(tǒng)的結(jié)合，而基于TIS-B系統(tǒng)本身的特殊性，現(xiàn)有的基于GPS的ADS-B航跡估計(jì)位置誤差(EstimatePositionUncertainty;以下簡(jiǎn)稱EPU)或/ZFOM鄉(xiāng)的量化算法不適用于TIS-B系統(tǒng)，因此，本實(shí)施例提供的方法即為適用于TIS-B系統(tǒng)的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法。本實(shí)施例的基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法具體包括如下步驟步驟101,根據(jù)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)誤差建立估計(jì)位置誤差圓，以目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心，以隨機(jī)誤差分布所在的高斯橢圓的長(zhǎng)軸、短軸為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系。在實(shí)施本發(fā)明的基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法時(shí)，先建立基于TIS-B系統(tǒng)的導(dǎo)航位置精度類另)J(NavigationAccuracyCategory-Position;以下簡(jiǎn)稱NACp)擴(kuò)展模型，該NACp擴(kuò)展模型在傳統(tǒng)的NACp模型的基礎(chǔ)上，除考慮隨機(jī)誤差外，將系統(tǒng)誤差也作為測(cè)量誤差考慮在內(nèi)。在以雷達(dá)為數(shù)據(jù)源的TIS-B的實(shí)際系統(tǒng)中，系統(tǒng)誤差主要包括雷達(dá)傳感器軸系誤差、數(shù)據(jù)傳遞誤差、動(dòng)態(tài)滯后誤差、數(shù)學(xué)變換的近似誤差以及大氣傳輸誤差等。由于上述系統(tǒng)誤差的存在，使得計(jì)算得到的EPU的值擴(kuò)大，最終導(dǎo)致NACp級(jí)別的降低，因此，系統(tǒng)誤差是不可忽略的。圖2為本發(fā)明基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法實(shí)施例中的NACp擴(kuò)展;f莫型示意圖，如圖2所示，布ii殳點(diǎn)A所在位置為目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)，根據(jù)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)誤差建立估計(jì)位置誤差EPU圓，該EPU圓即圖2中的圓形虛線，該虛線圓的半徑即為EPU。傳統(tǒng)的NACp模型不考慮系統(tǒng)誤差，則EPU圓的圓心即為目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)，而本NACp擴(kuò)展模型則將系統(tǒng)誤差考慮在內(nèi)，因此，目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)則不再是EPU圓的圓心。而目標(biāo)位置真實(shí)點(diǎn)在該NACp擴(kuò)展模型中圓形虛線所包含的范圍內(nèi)，根據(jù)中心極限定理，TIS-B系統(tǒng)的隨^/L誤差分布為一個(gè)以目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心的平面二維高斯橢圓。以目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心，以隨才幾誤差分布所在的高斯橢圓的長(zhǎng)軸、短軸為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系A(chǔ)-xy,將直角坐標(biāo)系建立在目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)，而不是EPU圓的圓心，這樣可以方便后續(xù)的分析，減少解決問(wèn)題時(shí)的計(jì)算量。步驟102,根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值cr^。完成上述NACp擴(kuò)展模型的建立之后，在此NACp擴(kuò)展才莫型下進(jìn)行估計(jì)位置誤差的計(jì)算，先根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣V計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值cj^。其中，系統(tǒng)誤差矢量A為對(duì)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量時(shí)存在的系統(tǒng)誤差矢量，隨才幾誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣V為在平面坐標(biāo)系(x，y)中隨機(jī)誤差的高斯分布的平面坐標(biāo)系的協(xié)方差矩陣。具體地，本步驟可以包括如下步驟首先，計(jì)算目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)的系統(tǒng)誤差矢量A,可以采用下述公式(1)進(jìn)行計(jì)算Z)=0/,d)r=(jc-m，_y—w)r(1)9其中，(x，y)為目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值，(、，)為目標(biāo)位置真實(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)值。其次，根據(jù)公式(1)計(jì)算的系統(tǒng)誤差矢量久計(jì)算隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣V,可以采用下述公式(2)進(jìn)行計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(2)再次，根據(jù)上述公式(2)計(jì)算的協(xié)方差矩陣V獲取標(biāo)準(zhǔn)差值"即矩陣V中第二行第二列的元素即為cx^的平方值。步驟103，當(dāng)系統(tǒng)誤差矢量與高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，根據(jù)高斯橢圓被包含在估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率計(jì)算變量因子值&95。在建立如圖2所示的NACp擴(kuò)展模型之后，假設(shè)EPU圓的半徑為、o;,則包含有系統(tǒng)誤差的NACp擴(kuò)展模型可表示為如下形式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(3)其中，A為高斯橢圓在EPU圓包含范圍內(nèi)的積分概率，、為一個(gè)變量因子，《為平面坐標(biāo)系"力下x的方差，《為平面坐標(biāo)系"，力下y的方差，積分區(qū)域S為EPU圓，且S由如下公式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(4)町乂由公式(3)可知，EPU的計(jì)算轉(zhuǎn)化成了當(dāng)積分值&為0.95時(shí)EPU圓的半徑的計(jì)算，即求A為0.95時(shí)&的值，因此將其設(shè)為&95。本步驟103可以具體包括如下步驟首先，當(dāng)高斯橢圓被包含在估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率為0.95時(shí)，獲取變量因子的多項(xiàng)式表達(dá)式。由于等式(3)和(4)在積分區(qū)域S內(nèi)進(jìn)行積分沒(méi)有解析解，因此通過(guò)本步驟103計(jì)算其數(shù)值積分，即假設(shè)系統(tǒng)誤差矢量Dm與高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，估算^95的最大化值。當(dāng)系統(tǒng)誤差矢量與高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，根據(jù)公式(3)和(4)獲取變量因子、的多項(xiàng)式表達(dá)式。其次，將變量因子的多項(xiàng)式表達(dá)式在點(diǎn)(1,0,0)附近進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，獲取變量因子的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式，如下式所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中，W=/o^，"=仄為拉格朗日余項(xiàng)。具體地，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)初始值h(l，0卜2.4477，由非線性最優(yōu)化理論的利弗博格-馬夸特(Levenberg-Marquardt;以下簡(jiǎn)稱L-M)算法可以得出，在最高階r^4時(shí)即可滿足精度要求，則泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式如下所示"0.95—<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>公式(6)中各項(xiàng)對(duì)應(yīng)的系數(shù)如下表1所示表1泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式中各項(xiàng)對(duì)應(yīng)的系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>再次，根據(jù)變量因子的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式計(jì)算變量因子值、95,根據(jù)上式(6)和表1中的各項(xiàng)對(duì)應(yīng)的系數(shù)值便可計(jì)算得到變量因子值、95。步驟104,對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值的差值進(jìn)行擬合，根據(jù)阻尼最小二乘估計(jì)理論估計(jì)得到修正因子值M。由于實(shí)際中系統(tǒng)誤差矢量A與高斯橢圓的長(zhǎng)軸不一定在同一直線上，因此上述的估計(jì)方法存在一定程度的誤差，、95的計(jì)算是基于總體測(cè)量數(shù)據(jù)擬合而成的，因此在某些區(qū)域內(nèi)會(huì)產(chǎn)生突然上升或下降的現(xiàn)象，故引入修正值因子AA:,以得到更加精確的結(jié)果。本步驟104可以包括如下步驟首先，根據(jù)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值計(jì)算差值，并對(duì)差值進(jìn)行擬合，得到與差值相關(guān)的擬合公式。對(duì)獲得的目標(biāo)位置的多個(gè)實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的多個(gè)計(jì)算值進(jìn)行差值計(jì)算，對(duì)差值進(jìn)行擬合，得到與差值相關(guān)的擬合公式，如下式所示牟l=1,A:2)=脅"1+盧2'脅"2+/3sin(。&2+"3)+/4(7)其次，根據(jù)泰勒公式和阻尼最小二乘估計(jì)理論確定擬合公式(7)中的各項(xiàng)系數(shù)，假設(shè)&1=0_/0^=1，結(jié)果如下表2所示表2擬合公式中各項(xiàng)對(duì)應(yīng)的系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>再次，根據(jù)高斯橢圓被包含在EPU圓內(nèi)的積分概率的下降趨勢(shì)設(shè)定如下修正函數(shù)(8):5(H):=l/exp{A:l-1}(8)。由于EPU圓所包含的范圍內(nèi)的積分概率會(huì)在某些區(qū)域出現(xiàn)突然上升或下降的現(xiàn)象，修正函數(shù)(8)的設(shè)定正是為了抑制這個(gè)現(xiàn)象。上述函數(shù)萬(wàn)(W)與W的指數(shù)函數(shù)成反比例函數(shù)的關(guān)系，用來(lái)描述估計(jì)位置誤差EPU的下降趨勢(shì)。最后，根據(jù)擬合公式(7)與修正函數(shù)(8)的乘積計(jì)算修正因子值A(chǔ)l將函數(shù)J(H=1，A:2)與B(A:1)相乘，確定4,正因子值M。步驟105，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差值"變量因子值&M和修正因子值M計(jì)算估計(jì)位置誤差值EPU。在通過(guò)上述步驟計(jì)算獲得標(biāo)準(zhǔn)差值、變量因子值*。95和修正因子值M之后，將、；t,和A/t代入下述公式(9)中，便可根據(jù)計(jì)算得到估計(jì)位置誤差值EPU:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>進(jìn)一步地，在步驟105之后，還可以包括如下步驟對(duì)估計(jì)位置誤差EPU進(jìn)行誤差級(jí)別量化。通常情況下，ADS-B系統(tǒng)通過(guò)NACp來(lái)表征系統(tǒng)獲取的定位信息的4青度，也可以通過(guò)導(dǎo)4元位置誤差類另1(NavigationUncertaintyCategory-Position;以下簡(jiǎn)稱NUCp)來(lái)綜合表征定位信息的精度和完好性。由于EPU表示的是目標(biāo)位置的真實(shí)值在NACp擴(kuò)展^f莫型中圓形虛線所包含的EPU圓的半徑大小，在實(shí)際應(yīng)用中，為了更好地方^f更用戶，更直"l妄、迅速地得到結(jié)果，需要將EPU的誤差級(jí)別進(jìn)行量化。即將上述步驟得到EPU轉(zhuǎn)換成NUCp或NACp的相應(yīng)級(jí)別，通過(guò)筒單的數(shù)字級(jí)別來(lái)直》見(jiàn)地代表EPU的大小。具體地，使用者可以通過(guò)查詢NUCp或NACp級(jí)別與所支持的飛行器間隔保證(AircraftSeperationAssurance;以下簡(jiǎn)稱ASA)應(yīng)用類型的對(duì)照表(如下表3和表4所示)，即可獲取EPU相對(duì)應(yīng)的NUCp或NACp級(jí)別。通常，NUCp的級(jí)別要求至少大于4，即NACp大于等于5時(shí)，再確定其是否滿足所支持的特定ASA監(jiān)視的應(yīng)用需要。表3NACp級(jí)別與ASA應(yīng)用類型對(duì)照表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表4NUCp級(jí)別與ASA應(yīng)用類型對(duì)照表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>本實(shí)施例提供了一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法，通過(guò)提供一種適用于TIS-B系統(tǒng)的估計(jì)位置誤差計(jì)算方法，在符合關(guān)于ADS-B系統(tǒng)與TIS-B系統(tǒng)的數(shù)據(jù)精度參數(shù)定義的前提下，分析了針對(duì)SSR系統(tǒng)的EPU估算方法，提出了同時(shí)考慮系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的條件下的NACp擴(kuò)展模型，從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法中未考慮系統(tǒng)誤差存在的不足。同時(shí)，針對(duì)建立的NACp擴(kuò)展模型，創(chuàng)造性地使用多元泰勒函數(shù)近似法得到EPU的估計(jì)算式，在算法的研究中使用了L-M最優(yōu)化估計(jì)理論，在一定程度上提高了數(shù)據(jù)精度，確保了結(jié)果的準(zhǔn)確度。本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了ADS-B系統(tǒng)與TIS-B系統(tǒng)的兼容性，大大提高了數(shù)據(jù)精度。圖3為本發(fā)明基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，本實(shí)施例提供了一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算系統(tǒng)，基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算系統(tǒng)具體包括模型建立模塊1、標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊2、變量因子值計(jì)算模塊3、修正因子值計(jì)算模塊4和估計(jì)位置誤差值計(jì)算模塊5。其中，模型建立模塊1用于根據(jù)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)誤差建立估計(jì)位置誤差圓，以目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心，以隨^/L誤差分布所在的高斯橢圓的長(zhǎng)軸、短軸為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系。標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊2用于根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨^/L誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值CT^。變量因子值計(jì)算模塊3用于當(dāng)系統(tǒng)誤差矢量與所述高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，根據(jù)高斯橢圓被包含在所述估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率計(jì)算變量因子值*。95。修正因子值計(jì)算模塊4用于對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值的差值進(jìn)行擬合，根據(jù)阻尼最小二乘估計(jì)理論估計(jì)得到修正因子值A(chǔ)L估計(jì)位置誤差值計(jì)算模塊5用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊2計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)差值cr^、變量因子值計(jì)算模塊3計(jì)算的變量因子值&95和修正因子值計(jì)算模塊4計(jì)算的修正因子值A(chǔ)yt計(jì)算估計(jì)位置誤差值EPU。具體地，標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊2還可以包括系統(tǒng)誤差矢量計(jì)算單元21、協(xié)方差矩陣計(jì)算單元22和標(biāo)準(zhǔn)差獲取單元23。其中，系統(tǒng)誤差矢量計(jì)算單元21用于計(jì)算目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)的系統(tǒng)誤差矢量。協(xié)方差矩陣計(jì)算單元22用于根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量計(jì)算單元21計(jì)算的系統(tǒng)誤差矢量計(jì)算隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣。標(biāo)準(zhǔn)差獲取單元23用于才艮據(jù)協(xié)方差矩陣計(jì)算單元22計(jì)算的協(xié)方差矩陣獲取標(biāo)準(zhǔn)差值cx^。變量因子值計(jì)算模塊3可以具體包括多項(xiàng)式獲取單元31、展開(kāi)式獲取單元32和變量因子值計(jì)算單元33。其中，多項(xiàng)式獲取單元31用于當(dāng)高斯橢圓被包含在估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率為0.95時(shí)，獲取變量因子的多項(xiàng)式表達(dá)式。展開(kāi)式獲取單元32用于將多項(xiàng)式獲取單元31獲取的變量因子的多項(xiàng)式表達(dá)式進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，獲取變量因子的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式。變量因子值計(jì)算單元33用于根據(jù)展開(kāi)式獲取單元32獲取的變量因子的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式計(jì)算變量因子值&95。修正因子值計(jì)算模塊4可以具體包括擬合單元41、系數(shù)確定單元42、設(shè)定單元43和修正因子值計(jì)算單元44。其中，擬合單元41用于根據(jù)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值計(jì)算差值，并對(duì)差值進(jìn)行擬合，得到與差值相關(guān)的擬合公式。系數(shù)確定單元42用于根據(jù)泰勒公式和阻尼最小二乘估計(jì)理論15確定擬合單元41得到的擬合公式中的各項(xiàng)系數(shù)。設(shè)定單元43用于根據(jù)高斯橢圓被包含在位置誤差圓內(nèi)的積分概率的下降趨勢(shì)確定修正函數(shù)。修正因子值計(jì)算單元44用于根據(jù)擬合單元41得到的擬合公式與設(shè)定單元43得到的修正函數(shù)的乘積計(jì)算修正因子值。進(jìn)一步地，本實(shí)施例提供的一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算系統(tǒng)還可以包括量化模塊6，用于對(duì)估計(jì)位置誤差值計(jì)算模塊5計(jì)算得到的估計(jì)位置誤差值EPU進(jìn)行誤差級(jí)別量化。本實(shí)施例提供了一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算系統(tǒng)，通過(guò)提供一種適用于TIS-B系統(tǒng)的估計(jì)位置誤差計(jì)算系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置模型建立模塊、標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊、變量因子值計(jì)算模塊、修正因子值計(jì)算模塊和估計(jì)位置誤差值計(jì)算模塊，實(shí)現(xiàn)了ADS-B系統(tǒng)與TIS-B系統(tǒng)的兼容性，大大提高了數(shù)據(jù)精度。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。權(quán)利要求1、一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法，其特征在于，包括根據(jù)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)誤差建立估計(jì)位置誤差圓，以所述目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心，以隨機(jī)誤差分布所在的高斯橢圓的長(zhǎng)軸、短軸為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系；根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值σmy；當(dāng)所述系統(tǒng)誤差矢量與所述高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，根據(jù)所述高斯橢圓被包含在所述估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率計(jì)算變量因子值k0.95；對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值的差值進(jìn)行擬合，根據(jù)阻尼最小二乘估計(jì)理論估計(jì)得到修正因子值Δk；根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)差值σmy、所述變量因子值k0.95和所述修正因子值Δk計(jì)算估計(jì)位置誤差值EPU。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值cr^包括計(jì)算所述目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)的系統(tǒng)誤差矢量；根據(jù)所述系統(tǒng)誤差矢量計(jì)算隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣；根據(jù)所述協(xié)方差矩陣獲取標(biāo)準(zhǔn)差值(；。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述高斯橢圓被包含在所述估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率計(jì)算變量因子值*。95包括當(dāng)所述高斯橢圓被包含在所述估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率為0.95時(shí)，獲取變量因子的多項(xiàng)式表達(dá)式；將所述變量因子的多項(xiàng)式表達(dá)式進(jìn)行泰勒級(jí)凄緣開(kāi)，獲取所述變量因子的泰勒級(jí)l緣開(kāi)式；根據(jù)所述變量因子的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式計(jì)算變量因子值yt。95。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值的差值進(jìn)行擬合，根據(jù)阻尼最小二乘估計(jì)理論估計(jì)得到修正因子值aa包括根據(jù)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值計(jì)算差值，并對(duì)所述差值進(jìn)行擬合，得到與所述差值相關(guān)的擬合公式；根據(jù)泰勒公式和阻尼最小二乘估計(jì)理論確定所述擬合公式中的各項(xiàng)系數(shù)；根據(jù)所述高斯橢圓被包含在所述位置誤差圓內(nèi)的積分概率的下降趨勢(shì)設(shè)定修正函數(shù)；根據(jù)所述擬合公式與所述修正函數(shù)的乘積計(jì)算修正因子值m。5、根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述計(jì)算估計(jì)位置誤差值EPU之后，還包括對(duì)所述估計(jì)位置誤差值EPU進(jìn)行誤差級(jí)別量化。6、一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，包括模型建立模塊，用于根據(jù)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)誤差建立估計(jì)位置誤差圓，以所述目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心，以隨機(jī)誤差分布所在的高斯橢圓的長(zhǎng)軸、短軸為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系；標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值(；；變量因子值計(jì)算模塊，用于當(dāng)所述系統(tǒng)誤差矢量與所述高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，根據(jù)所述高斯橢圓被包含在所述估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率計(jì)算變量因子值、95;修正因子值計(jì)算模塊，用于對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值的差值進(jìn)行擬合，根據(jù)阻尼最小二乘估計(jì)理論估計(jì)得到修正因子值;估計(jì)位置誤差值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊計(jì)算的所述標(biāo)準(zhǔn)差值"所述變量因子值計(jì)算模塊計(jì)算的所述變量因子值^95和所述修正因子值計(jì)算模塊計(jì)算的所述修正因子值A(chǔ)it計(jì)算估計(jì)位置誤差值EPU。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)差值計(jì)算模塊包括系統(tǒng)誤差矢量計(jì)算單元，用于計(jì)算所述目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)的系統(tǒng)誤差矢量；協(xié)方差矩陣計(jì)算單元，用于根據(jù)所述系統(tǒng)誤差矢量計(jì)算單元計(jì)算的所述系統(tǒng)誤差矢量計(jì)算P逸機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣；標(biāo)準(zhǔn)差獲取單元，用于根據(jù)所述協(xié)方差矩陣計(jì)算單元計(jì)算的所述協(xié)方差矩陣獲取標(biāo)準(zhǔn)差值cr^。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變量因子值計(jì)算模塊包括多項(xiàng)式獲取單元，用于當(dāng)所述高斯橢圓被包含在所述估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率為0.95時(shí)，獲取變量因子的多項(xiàng)式表達(dá)式；展開(kāi)式獲取單元，用于將所述多項(xiàng)式獲取單元獲取的所述變量因子的多項(xiàng)式表達(dá)式進(jìn)行泰勒級(jí)M開(kāi)，獲取所述變量因子的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式；變量因子值計(jì)算單元，用于根據(jù)所述展開(kāi)式獲取單元獲取的所述變量因子的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式計(jì)算變量因子值&95。9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述修正因子值計(jì)算模塊包括擬合單元，用于根據(jù)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值計(jì)算差值，并對(duì)所述差值進(jìn)行擬合，得到與所述差值相關(guān)的擬合公式；系數(shù)確定單元，用于根據(jù)泰勒公式和阻尼最小二乘估計(jì)理論確定所述擬合單元得到的所述擬合7>式中的各項(xiàng)系數(shù)；設(shè)定單元，用于根據(jù)所述高斯橢圓被包含在所述位置誤差圓內(nèi)的積分概率的下降趨勢(shì)設(shè)定修正函數(shù)；修正因子值計(jì)算單元，用于根據(jù)所述擬合單元得到的所述擬合公式與所述設(shè)定單元所述修正函數(shù)的乘積計(jì)算修正因子值M。10、根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括量化模塊，用于對(duì)所述估計(jì)位置誤差值計(jì)算模塊計(jì)算得到的所述估計(jì)位置誤差值EPU進(jìn)行誤差級(jí)別量化。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法和系統(tǒng)，基于TIS-B的估計(jì)位置誤差的計(jì)算方法，包括根據(jù)目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)和系統(tǒng)誤差建立估計(jì)位置誤差圓，以目標(biāo)位置測(cè)量點(diǎn)為中心，以隨機(jī)誤差分布所在的高斯橢圓的長(zhǎng)軸、短軸為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系；根據(jù)系統(tǒng)誤差矢量和隨機(jī)誤差的高斯分布的協(xié)方差矩陣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差值σ_my；當(dāng)系統(tǒng)誤差矢量與所述高斯橢圓的長(zhǎng)軸在同一條直線上時(shí)，根據(jù)高斯橢圓被包含在估計(jì)位置誤差圓內(nèi)的積分概率計(jì)算變量因子值k_0.95；對(duì)目標(biāo)位置的實(shí)測(cè)值和目標(biāo)位置的計(jì)算值的差值進(jìn)行擬合，根據(jù)阻尼最小二乘估計(jì)理論估計(jì)得到修正因子值Δk；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差值σ_my、變量因子值k_0.95和修正因子值Δk計(jì)算估計(jì)位置誤差值EPU。本發(fā)明提高了數(shù)據(jù)精度。文檔編號(hào)G01S5/02GK101533094SQ20091008255公開(kāi)日2009年9月16日申請(qǐng)日期2009年4月23日優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日發(fā)明者偉劉,軍張,張青竹,朱衍波,熙林,嘉高申請(qǐng)人:民航數(shù)據(jù)通信有限責(zé)任公司;北京航空航天大學(xué)