隨著機(jī)場(chǎng)建設(shè)及民航業(yè)的快速發(fā)展,作為新型監(jiān)視技術(shù)的多點(diǎn)定位系統(tǒng)(Multilateration,MLAT)越來(lái)越得到人們的重視,影響MLAT精度的一個(gè)重要因素是中心站報(bào)文的關(guān)聯(lián),中心站通過(guò)將各個(gè)接收站發(fā)送的大量混雜報(bào)文中的同一架飛機(jī)的同一個(gè)報(bào)文關(guān)聯(lián),進(jìn)而利用時(shí)間戳信息求得到達(dá)時(shí)間差(Time Difference of Arrival,TDOA)的值,達(dá)到對(duì)目標(biāo)定位的目的。中心站報(bào)文關(guān)聯(lián)技術(shù)被分為兩個(gè)步驟,中心站報(bào)文的分類(lèi)和非直達(dá)波(Non-Line of Sight,NLOS)報(bào)文的處理。首先,通過(guò)查閱大量的相關(guān)文獻(xiàn),總結(jié)出了MLAT系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,以及非直達(dá)波報(bào)文處理的研究現(xiàn)狀。其次,對(duì)多點(diǎn)定位系統(tǒng)的原理及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了總結(jié)。多點(diǎn)定位系統(tǒng)主要運(yùn)用到達(dá)時(shí)間差定位法,其基本的定位求解算法包括泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法和CHAN算法,現(xiàn)階段將上述兩種算法相結(jié)合的混合定位算法為高效的定位解算方法。然后,討論了多點(diǎn)定位系統(tǒng)中心站報(bào)文分類(lèi)的問(wèn)題。多點(diǎn)定位系統(tǒng)的地面接收站每隔一段固定的時(shí)間便將此時(shí)間段內(nèi)接收到的所有報(bào)文發(fā)送至中心處理站,每一個(gè)報(bào)文中包含有基站編號(hào)、飛機(jī)地址碼、消息源碼及時(shí)間戳信息。中心站需要利用報(bào)文中的信息,將同一架飛機(jī)同一個(gè)消息的不同到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival,TOA)關(guān)聯(lián)起來(lái),從而實(shí)現(xiàn)報(bào)文的關(guān)聯(lián)。報(bào)文分類(lèi)的目的是將同一架飛機(jī)的同一個(gè)報(bào)文提取出來(lái)。通過(guò)定義最大報(bào)文時(shí)間間隔和反射報(bào)文時(shí)間間隔完成了報(bào)文分類(lèi)。為報(bào)文的高效關(guān)聯(lián)奠定了基礎(chǔ)工作。接著,研究了非直達(dá)波報(bào)文的識(shí)別方法。報(bào)文分類(lèi)后,剩余的報(bào)文中仍然有可能存在非直達(dá)波報(bào)文,所以需要對(duì)非直達(dá)波報(bào)文進(jìn)行識(shí)別。對(duì)非直達(dá)波報(bào)文識(shí)別的兩種殘差法進(jìn)行了研究,并提出了將兩種殘差法結(jié)合起來(lái)的第一種改進(jìn)方法。接著分析了第一種改進(jìn)方法的弊端,提出了一種基于幾何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)值選站的非直達(dá)波識(shí)別方法,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得出此改進(jìn)方法可以在不增加計(jì)算復(fù)雜度的基礎(chǔ)上,增加非直達(dá)波誤差識(shí)別率的結(jié)論。最后,對(duì)本文工作做出了總結(jié),點(diǎn)明了研究中的不足,對(duì)今后的研究做出了展望。
【學(xué)位單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：V35
【部分圖文】：

圖 3-1 多點(diǎn)定位中心站報(bào)文格式由圖 3-1 可以看出，模式 S 消息的 DF 字段占據(jù)消息數(shù)據(jù)的前 5 位，其中，DDF=16 的消息是由空中防撞系統(tǒng)（TCAS）使用的空對(duì)空監(jiān)視應(yīng)答。一般來(lái)說(shuō)多數(shù)的普通 S 模式應(yīng)答，是包含高度數(shù)據(jù)的監(jiān)視應(yīng)答。DF=04 為詢(xún)問(wèn)形式，其中，AC 字段中包含高度的代碼。AC 字段是由 13 位，其相當(dāng)于二次監(jiān)視雷達(dá)（Secondary Surveillance Radar, SSR）應(yīng)答代碼脈B, C, D (各 3 個(gè))脈沖，再加上二次監(jiān)視雷達(dá)中沒(méi)有用到的 X 脈沖。在 AC 字段中，第 7 個(gè)脈沖相當(dāng)于二次雷達(dá)應(yīng)答的 X 脈沖位，并改名成 MM 位值為 0，則這個(gè)高度碼只為簡(jiǎn)單的用于二次雷達(dá)的模式 C 應(yīng)答，在這種情況 位應(yīng)該為 0。若 M 位處的值設(shè)置成 1，則剩余的 AC 字段中的 12 個(gè)脈沖，表單位的飛機(jī)高度信息。DF=5 是另外的監(jiān)視應(yīng)答，其相當(dāng)于 DF=4 的 AC 字段位置的地方是 ID 字段

圖 3-2 最大報(bào)文時(shí)間間隔示意圖 3-2 中實(shí)線表示中心處理站接收到的飛機(jī) A 發(fā)送的報(bào)文，虛線表示中心的其他飛機(jī)發(fā)送的報(bào)文。在最大報(bào)文時(shí)間間隔1ΔT 內(nèi)，只存在飛機(jī) A 的報(bào)文，即此時(shí)間間隔內(nèi)的所有實(shí)線表示的報(bào)文。而在此時(shí)間間隔以外的文，為飛機(jī) A 的另一個(gè)消息的報(bào)文。下來(lái)通過(guò)數(shù)學(xué)理論證明出最大報(bào)文時(shí)間間隔的合理取值。首先假設(shè)在某署N 個(gè)接收站作為多點(diǎn)定位系統(tǒng)的地面接收站，接收站的編號(hào)為 0 到接收站的位置坐標(biāo)分別為 ,n n（x y）。假設(shè)此 N 個(gè)接收站之間的0,1 1, 0,1 1, ) N k = N n ≠k，即：2 2,( ) ( )n k n k n kd = x x + y y( 設(shè) 目 標(biāo) 位 置 坐 標(biāo) 為 ( x , y )， 目 標(biāo) 到 這 N 個(gè) 接 收 站 的 距 離

1, 1} min { | 0,1, 1}n nDt n N t n Nc= = ≤(以同一個(gè)消息到達(dá) N 個(gè)接收站的所有到達(dá)時(shí)間差的最大值為消息在間站之間的傳播時(shí)間。以檢測(cè)時(shí)間間隔需要滿(mǎn)足：1DTcΔ ≥ (況下，最大報(bào)文時(shí)間間隔1=DTcΔ 。圖 3-3 所示，為最大報(bào)文時(shí)間間隔的取值示意圖。D

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