二次雷达仿真和实测数据质量评估

作     者：杨思 

作者单位：中国民航大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王剑

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 

主      题：二次雷达 监视数据质量 Kalman滤波 α-β滤波 评估指标 

摘      要：二次雷达由于具有探测距离远、获取信息多等优点,其监视数据已经成为空中交通管制系统中首要的监视数据源。二次雷达监视数据质量直接影响监视服务质量和空管系统自动化运行,评估其数据质量对于提高监视服务和管制服务质量具有重要意义。另一方面,民航业的快速发展导致航班流量快速增加,庞大的航班流量对空管系统提出了更高的要求,对于民航安全也是一个新的挑战。实际应用中,经常会出现监视数据丢失、监视报文错误等情况,对安全飞行是巨大的威胁。为了保证民航飞行安全,需要对监视数据质量有更深入的认识。基于以上背景,为了定量评估监视数据质量,进行了二次雷达监视数据质量评估,主要包括以下两部分:1)航迹滤波算法设计与仿真。通过研究常见的运动目标模型和滤波方法,设计基于Kalman滤波和α-β滤波的水平航迹滤波算法和垂直航迹滤波算法,并通过运动目标仿真,验证水平和垂直方向的航迹滤波算法性能。2)二次雷达监视数据质量评估。根据Eurocontrol提出的数据质量评估指标,通过航迹滤波算法建立参考航迹,分别对仿真监视数据和实测监视数据进行质量评估。具体评估指标包括水平位置均方根误差、航向均方根误差、气压高度绝对误差、水平位置更新率、长间隔3D位置丢失率。给出各指标对仿真数据和实测数据的统计结果并对比水平分离间隔服务和最小垂直间隔服务的性能要求。对于监视数据质量评估问题,目前尚缺少比较系统、全面的研究,绝大部分研究结合滤波方法进行监视数据精度分析。本文所研究的监视数据质量评估指标对于实际应用有一定的参考价值。