基于ADS-B的航空器地址码冲突检测方法及系统

摘要

本发明公开一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测方法及系统，包括接收飞行器下发的S模式报文，获取S模式报文的24位地址码；在预先建立的目标数据库中查找与所述24位地址码匹配的飞行器信息；基于飞行器信息判定S模式报文类型，当S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息；基于位置信息确定24位地址码冲突的目标位置；并根据24位地址码冲突的目标位置添加的冲突标志符，确定报文的有效状态信息。上述方案能够在ADS-B和多点定位的数据源端准确的检测出冲突的24位地址码目标。

权利要求

1.一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测方法，其特征在于，包括：接收飞行器下发的S模式报文，获取S模式报文的24位地址码；

在预先建立的目标数据库中查找与所述24位地址码匹配的飞行器信息；

基于所述飞行器信息判定S模式报文类型，当所述S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息；

基于所述位置信息确定24位地址码冲突的目标位置；

根据24位地址码冲突的目标位置添加的冲突标志符，确定报文的有效状态信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标数据库的预先建立包括：对预先采集的历史数据进行校验，获取飞行器信息；

将验证通过的飞行器信息进行存储，建立第一目标数据库；

将验证未通过的飞行器信息进行存储，建立第二目标数据库；

获得由第一目标数据库和第二目标数据库构成的目标数据库。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S模式报文包括：飞行器的位置、高度、速度、航向和识别号信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于飞行器信息判定S模式报文类型包括：提取S模式报文的24位地址码，在第一目标数据库中查找相同地址码对应的目标飞行器，并根据指定字段的数位长度，确定S模式报文的类型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于飞行器信息判定S模式报文类型，当S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息包括：对S模式位置报文进行CPR解码初始化，并判断下发S模式位置报文的目标飞行器的航迹起始是否完成；若未完成，执行目标飞行器的航迹起始；若已完成，则对同一目标飞行器在下一时刻连续发送的S模式位置报文进行可靠性校验。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对同一目标飞行器在下一时刻连续发送的S模式位置报文进行可靠性校验包括：当再次接收同一目标飞行器下发的S模式位置报文时，以上一时刻解码成功的经纬度信息作为参考点，采用CPR本地解码解算出当前S模式位置报文的报文位置信息，直到满足目标起始位置准确度阈值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述执行目标飞行器的航迹起始步骤具体包括：当缓存中包含两对奇偶属性互异的S模式位置报文时，对目标飞行器下发的第一对奇偶报文进行CPR全球解码，获得第一全球解码解析位置；

对第二对奇偶报文再次执行全球解码，得到第二全球解码解析位置；

以所述第一全球解码解析位置作为参考点，采用CPR本地解码，获得第一CPR本地解码经纬度；

判断第一CPR本地解码经纬度与第二全球解码解析位置的距离差值是否小于预设阈值，当所述第一CPR本地解码经纬度与第二全球解码解析位置的距离差值小于预设阈值时，完成目标飞行器的航迹起始；若超出，将报文中的信息存储至24位地址码冲突列表中。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获得第一全球解码解析位置包括：a,当目标飞行器下发一对S模式位置报文时，对S模式位置报文对进行CPR全球解码；若解码成功，转至步骤c；

b,若解码失败，则等待接收同一目标航空器下发的S模式位置报文，再次执行CPR全球解码，直到同一目标飞行器连续发送的S模式位置报文的奇偶属性互异时则解码成功，获得目标飞行器的经纬度信息；

c,缓存当前获得的目标飞行器的经纬度信息，并将其作为第一全球解码解析位置。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于位置信息确定24位地址码冲突的目标位置包括：历遍24位地址码冲突列表，在第二目标数据库中查找与24位地址码冲突列表的24位地址码相同的历史数据，并将其对应的飞行器定义为怀疑目标飞行器，存入第二目标数据库；

当第二目标数据库中的数据量超出上限，则重新起始该目标飞行器的航迹，通过CPR解码解算出位置信息；

将解码成功的位置信息与第一目标数据库进行24位地址码一致性匹配，并将第一目标数据库中包含24位地址码一致性匹配成功的目标飞行器定义为24位地址码冲突，同时为两者标记冲突目标标志符。

10.一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测系统，其特征在于，包括：获取模块，接收飞行器下发的S模式报文，获取S模式报文的24位地址码；

查找模块，用于在预先建立的目标数据库中查找与所述24位地址码匹配的飞行器信息；

解析模块，基于所述飞行器信息判定S模式报文类型，当所述S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息；

第一确定模块，用于基于位置信息确定24位地址码冲突的目标位置；

第二确定模块，用于根据24位地址码冲突的目标位置添加的冲突标志符，确定报文的有效状态信息。

说明书

基于ADS-B的航空器地址码冲突检测方法及系统

技术领域

[0001] 本发明属于航空管制技术领域，具体涉及基于ADS-B的航空器地址码冲突检测方法及系统。

背景技术

[0002] 近年来，ADS-B和多点定位作为新型的监视技术在国内被逐渐采用并被推向技术应用的前台。ADS-B和多点定位都是基于处理航空器S模式信号来为管制员提供了实时的交通态势信息。S模式信号，主要包含了航空器的位置、高度、速度、航向、识别号等信息。这些信息在确保民航空管对指挥任务的安全实施中发挥着重要的作用。S模式信号中，最关键的就是航空器的位置信息。正确的处理，解析S模式报文中的位置信息在监视技术中尤为重要。

[0003] 现今，根据国际民航组织规定，全球每一架飞机都分配有一个唯一的24位地址码，飞行器应答机下发的S模式信号中都含有这个24位地址码信息。所以当地面接收站在做数据处理的时候，一般传统方式是通过24位地址码直接判断是哪一个飞行器下发的数据，生成相应的目标报文发送给后端自动化系统。再通过自动化系统与别的数据融汇比较才能判断出该目标是否正常。

[0004] 然而，存在的问题在于：

[0005] 1)当机载设备S模式应答机出现故障时候，飞行器下发的24位地址码错误，就可能会导致该目标与其它正常的飞行器的24位地址码产生冲突，如果简单的使用2 24位地址码区分飞行器目标，就会造成错误的数据关联，造成数据源上的假目标、丢目标情况。

[0006] 2)多点定位和ADS-B应为机载设备问题造成的24位地址码冲突，发送了错误的目标信息给自动化系统，导致后端自动化系统不能正常数据融汇，需要管制员人工确认，给正常的管制业务造成一定的风险。

发明内容

[0007] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测方法及系统，当飞行器由于机载设备原因下发错误的24位地址码，造成与别的飞行器24 位地址码冲突时，能够在不与其他数据源进行比对校验的情况下，从数据源(ADS-B、多点定位)自身区分检测到24位地址码冲突的目标，并在报文中增加错误标记通知后端自动化系统。从而解决了出现错误数据关联，造成数据源上的假目标、丢目标情况；为后端提供准确的数据支撑。

[0008] 本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

[0009] 一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测方法，包括：

[0010] 接收飞行器下发的S模式报文，获取S模式报文的24位地址码；

[0011] 在预先建立的目标数据库中查找与所述24位地址码匹配的飞行器信息；

[0012] 基于所述飞行器信息判定S模式报文类型，当所述S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息；

[0013] 基于所述位置信息确定24位地址码冲突的目标位置；

[0014] 根据24位地址码冲突的目标位置添加的冲突标志符，确定报文的有效状态信息。

[0015] 优选的，所述目标数据库的预先建立包括：

[0016] 对预先采集的历史数据进行校验，获取飞行器信息；

[0017] 将验证通过的飞行器信息进行存储，建立第一目标数据库；

[0018] 将验证未通过的飞行器信息进行存储，建立第二目标数据库；

[0019] 获得由第一目标数据库和第二目标数据库构成的目标数据库。

[0020] 优选的，所述S模式报文包括：飞行器的位置、高度、速度、航向和识别号信息。

[0021] 进一步地，所述基于飞行器信息判定S模式报文类型包括：

[0022] 提取S模式报文的24位地址码，在第一目标数据库中查找相同地址码对应的目标飞行器，并根据指定字段的数位长度，确定S模式报文的类型。

[0023] 优选的，所述基于飞行器信息判定S模式报文类

[0024] 型，当S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息包括：

[0025] 对S模式位置报文进行CPR解码初始化，并判断下发S模式位置报文的目标飞行器的航迹起始是否完成；若未完成，执行目标飞行器的航迹起始；若已完成，则对同一目标飞行器在下一时刻连续发送的S模式位置报文进行可靠性校验。

[0026] 进一步地，所述对同一目标飞行器在下一时刻连续发送的S模式位置报文进行可靠性校验包括：

[0027] 当再次接收同一目标飞行器下发的S模式位置报文时，以上一时刻解码成功的经纬度信息作为参考点，采用CPR本地解码解算出当前S模式位置报文的报文位置信息，直到满足目标起始位置准确度阈值。

[0028] 进一步地，所述执行目标飞行器的航迹起始步骤具体包括：

[0029] 当缓存中包含两对奇偶属性互异的S模式位置报文时，对目标飞行器下发的第一对奇偶报文进行CPR全球解码，获得第一全球解码解析位置；

[0030] 对第二对奇偶报文再次执行全球解码，得到第二全球解码解析位置；

[0031] 以所述第一全球解码解析位置作为参考点，采用CPR本地解码，获得第一CPR本地解码经纬度；

[0032] 判断第一CPR本地解码经纬度与第二全球解码解析位置的距离差值是否小于预设阈值，当所述第一CPR本地解码经纬度与第二全球解码解析位置的距离差值小于预设阈值时，完成目标飞行器的航迹起始；若超出，将报文中的信息存储至24位地址码冲突列表中。

[0033] 进一步地，所述获得第一全球解码解析位置包括：

[0034] a,当目标飞行器下发一对S模式位置报文时，对S模式位置报文对进行CPR全球解码；若解码成功，转至步骤c；

[0035] b,若解码失败，则等待接收同一目标航空器下发的S模式位置报文，再次执行CPR全球解码，直到同一目标飞行器连续发送的S模式位置报文的奇偶属性互异时则解码成功，获得目标飞行器的经纬度信息；

[0036] c,缓存当前获得的目标飞行器的经纬度信息，并将其作为第一全球解码解析位置。

[0037] 优选的，所述基于位置信息确定24位地址码冲突的目标位置包括：

[0038] 历遍24位地址码冲突列表，在第二目标数据库中查找与24位地址码冲突列表的24位地址码相同的历史数据，并将其对应的飞行器定义为怀疑目标飞行器，存入第二目标数据库；当第二目标数据库中的数据量超出上限，则重新起始该目标飞行器的航迹，通过CPR解码解算出位置信息；

[0039] 将解码成功的位置信息与第一目标数据库进行24位地址码一致性匹配，并将第一目标数据库中包含24位地址码一致性匹配成功的目标飞行器定义为24位地址码冲突，同时为两者标记冲突目标标志符。

[0040] 一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测系统，包括：

[0041] 获取模块，接收飞行器下发的S模式报文，获取S模式报文的24位地址码；

[0042] 查找模块，用于在预先建立的目标数据库中查找与所述24位地址码匹配的飞行器信息；

[0043] 解析模块，基于所述飞行器信息判定S模式报文类型，当所述S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息；

[0044] 第一确定模块，用于基于位置信息确定24位地址码冲突的目标位置；

[0045] 第二确定模块，用于根据24位地址码冲突的目标位置添加的冲突标志符，确定报文的有效状态信息。

[0046] 本发明的有益效果体现在：

[0047] 本发明提供一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测方法及系统，能够在ADS-B 和多点定位的数据源端准确的检测出冲突的24位地址码目标。当飞行器由于机载设备原因下发错误的24位地址码，造成与别的飞行器24位地址码冲突时，在不与其他数据源进行比对校验的情况下，从数据源(ADS-B、多点定位)自身区分检测到24位地址码冲突的目标，并在报文中增加错误标记通知后端自动化系统。从而解决了错误数据关联造成的数据源上产生虚假目标、丢包状况，为后端提供准确的数据支撑。

附图说明

[0048] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

[0049] 图1为本发明具体实施方式中提供的基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测方法流程图；

[0050] 图2为本发明实施例中提供的S模式报文处理方法流程图；

[0051] 图3为本发明实施例中提供的CPR解码初始化方法流程图；

[0052] 图4为本发明实施例中提供的航空器目标CPR起始校验流程图；

[0053] 图5为本发明实施例中提供的航空器成功起始后位置解码流程图；

[0054] 图6为本发明实施例中提供的怀疑数据处理流程图；

[0055] 图7为本发明实施例中提供的数据输出流程图。

具体实施方式

[0056] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

[0057] 为了具体了解本发明提供的技术方案，将在下面的实施例中对本发明的技术方案做出详细的描述和说明。显然，本发明提供的实施例并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，除这些描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

[0058] 如图1所示，本发明具体实施方式涉及一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测方法，包括：

[0059] S1接收飞行器下发的S模式报文，获取S模式报文的24位地址码；

[0060] S2在预先建立的目标数据库中查找与所述24位地址码匹配的飞行器信息；

[0061] S3基于所述飞行器信息判定S模式报文类型，当所述S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息；

[0062] S4基于所述位置信息确定24位地址码冲突的目标位置；

[0063] S5根据24位地址码冲突的目标位置添加的冲突标志符，确定报文的有效状态信息。

[0064] 步骤S2中，所述目标数据库的预先建立包括：

[0065] 对预先采集的历史数据进行校验，获取飞行器信息；

[0066] 将验证通过的飞行器信息进行存储，建立第一目标数据库；

[0067] 将验证未通过的飞行器信息进行存储，建立第二目标数据库；

[0068] 获得由第一目标数据库和第二目标数据库构成的目标数据库。

[0069] 其中，所述S模式报文包括：飞行器的位置、高度、速度、航向和识别号信息。

[0070] 步骤S3中，基于飞行器信息判定S模式报文类型包括：

[0071] 提取S模式报文的24位地址码，在第一目标数据库中查找相同地址码对应的目标飞行器，并根据指定字段的数位长度，确定S模式报文的类型。

[0072] 步骤S4中，基于飞行器信息判定S模式报文类型，当S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息包括：

[0073] 对S模式位置报文进行CPR解码初始化，并判断下发S模式位置报文的目标飞行器的航迹起始是否完成；若未完成，执行目标飞行器的航迹起始；若已完成，则对同一目标飞行器在下一时刻连续发送的S模式位置报文进行可靠性校验。

[0074] 其中，对同一目标飞行器在下一时刻连续发送的S模式位置报文进行可靠性校验包括：

[0075] 当再次接收同一目标飞行器下发的S模式位置报文时，以上一时刻解码成功的经纬度信息作为参考点，采用CPR本地解码解算出当前S模式位置报文的报文位置信息，直到满足目标起始位置准确度阈值。

[0076] 执行目标飞行器的航迹起始步骤具体包括：

[0077] 1、当缓存中包含两对奇偶属性互异的S模式位置报文时，对目标飞行器下发的第一对奇偶报文进行CPR全球解码，获得第一全球解码解析位置；

[0078] 所述获得第一全球解码解析位置包括：

[0079] a,当目标飞行器下发一对S模式位置报文时，对S模式位置报文对进行CPR全球解码；若解码成功，转至步骤c；

[0080] b,若解码失败，则等待接收同一目标航空器下发的S模式位置报文，再次执行CPR全球解码，直到同一目标飞行器连续发送的S模式位置报文的奇偶属性互异时则解码成功，获得目标飞行器的经纬度信息；

[0081] c,缓存当前获得的目标飞行器的经纬度信息，并将其作为第一全球解码解析位置。

[0082] 2、对第二对奇偶报文再次执行全球解码，得到第二全球解码解析位置；

[0083] 以所述第一全球解码解析位置作为参考点，采用CPR本地解码，获得第一CPR本地解码经纬度；

[0084] 判断第一CPR本地解码经纬度与第二全球解码解析位置的距离差值是否小于预设阈值，当所述第一CPR本地解码经纬度与第二全球解码解析位置的距离差值小于预设阈值时，完成目标飞行器的航迹起始；若超出，将报文中的信息存储至24位地址码冲突列表中。

[0085] 步骤S4中，基于位置信息确定24位地址码冲突的目标位置包括：

[0086] 历遍24位地址码冲突列表，在第二目标数据库中查找与24位地址码冲突列表的24位地址码相同的历史数据，并将其对应的飞行器定义为怀疑目标飞行器，存入第二目标数据库；当第二目标数据库中的数据量超出上限，则重新起始该目标飞行器的航迹，通过CPR解码解算出位置信息；

[0087] 将解码成功的位置信息与第一目标数据库进行24位地址码一致性匹配，并将第一目标数据库中包含24位地址码一致性匹配成功的目标飞行器定义为24位地址码冲突，同时为两者标记冲突目标标志符。

[0088] 基于同一发明技术构思，本发明具体实施方式还提供一种基于ADS-B的航空器24位地址码冲突检测系统，包括：

[0089] 获取模块，接收飞行器下发的S模式报文，获取S模式报文的24位地址码；

[0090] 查找模块，用于在预先建立的目标数据库中查找与所述24位地址码匹配的飞行器信息；

[0091] 解析模块，基于所述飞行器信息判定S模式报文类型，当所述S模式报文类型为S模式位置报文时，通过CPR解码解算出位置信息；

[0092] 第一确定模块，用于基于位置信息确定24位地址码冲突的目标位置；

[0093] 第二确定模块，用于根据24位地址码冲突的目标位置添加的冲突标志符，确定报文的有效状态信息。

[0094] 实施例1:

[0095] 基于具体实施方式方案，提供基于多点定位和ADS-B的航空器24位地址码冲突检测及处理方法，在本实施例中，设计有两个目标数据库，一个为正常目标数据库用于存放所有正常目标的飞行器信息，另外一个数据库为怀疑目标数据库，用来存放校验不通过的目标。当接收机接收到一条S模式报文的时候，首先提取出该报文的24位地址码，然后根据提取出的 24位地址码从正常目标数据库中找出该目标的历史数据信息，再根据ME字段的前5个数据位判断该报文的类型，如果是位置报文则尝试进行CPR解码解算位置信息。大致流程如图2 所示。

[0096] 在CPR解码尝试中，航空器下发的S模式位置报文，分为奇报文和偶报文两种。对于同一个航空器目标，使用CPR全球解码的时候只有一条奇报文和一条偶报文才能正确解析出飞行器当前的经纬度信息。而使用CPR本地解码需要提供一个参考位置和任意一条奇报文或偶报文就能解析出该报文所表示的经纬度信息。

[0097] 当航空器第一次下发位置报文信息的时候，通过全球解码并不会解析出该目标的位置信息，只有当同一个目标连续下发一对奇偶报文时候才会解析出一个目标，所以当目标在进行 CPR解码尝试的时候，如果失败了会保存当前的报文信息，当第二次该目标的另外一种类型报文(奇或偶报文中另一种)到达时候才可以正常的位置解析。

[0098] 所以在进行CPR解码尝试的时候会判断当前目标是否正常起始。如果该目标还未完成正常起始，则按照如图3所示流程进行目标起始：

[0099] 当该目标在正常数据库中已经存入了两对奇偶报文的时候，就可以进行CPR算法解析经纬度并起始目标。正常情况下一对奇偶报文就可以解析经纬度，这里使用两对奇偶报文的原因是加入了合理性判断来验证起始的有效性是否正常。在目标起始的时候加入了一种可靠性验证确保起始位置正确。如图4所示，其方法如下：

[0100] 当第一个正常目标的飞行器下发的第一对奇偶报文可以使用CPR全球解码第一次解析出一个位置(G1)，当第二对奇偶报文再进行第二次全球解码得到第二个全球解码位置(G2), 同时使用第一次全球解码解析出的位置G1作为参考点使用本地解码得到第一个CPR本地解码经纬度(L1)，当L1和G2位置距离差小于5厘米的时候认为该目标起始成功。

[0101] 起始成功后，每当该目标飞行器下发的位置报文全部使用本地解码进行位置信息解析，参考点的选择为上一次成功解码的位置。逻辑结构如图5所示。

[0102] 每当有新的报文被接收机接收到的时候，首先会解析该报文24位地址码，然后会从正常目标数据库查找到相同的24位地址码目标的历史数据，如果该目标已完成起始，则使用参考点对当前报文进行CPR本地解码，当解析出的位置后，计算出当前报文解析的位置和参考点位置的距离是否大于检测门限，如果小于检测门限则输出为正常目标，当大于检测门限则认为是怀疑的目标，那么不更新该次目标，并且把这次的报文中的信息更新存储到24位地址码冲突怀疑列表。对于空中目标，因为空中飞行器速度较快，对于空中目标检测门限设置为6 海里，对于地面目标速度较慢，该检测门限设置为2.5海里。并使用该条报文进行CPR解码尝试，流程图如图6所示：

[0103] 怀疑数据的CPR解码尝试，同正常数据处理方法一样，按照图2的流程进行处理。当怀疑数据库中存入了足够的数据，并可以正常重新起始该目标并通过CPR校验的时候，则检测正常目标数据库，如果正常目标数据库中有相同24位地址码的目标，则同时标记两个目标为 24位地址码冲突的情况。并同时在两个目标(相同24位地址码)的数据库中增加冲突目标标志符。如果从正常目标数据库中找不到相同24位地址码的目标则把该目标从怀疑数据库直接剪切到正常目标数据库进行输出不标记为冲突24位码的目标。如果每当有位置成功解析的时候，都会输出数据目标报告，数据输出的时候，会判断当前目标的冲突标志符，如果冲突则在输出的时候在报文中进行标记，并且不输出其他相关

[0104] 联的状态报文信息，因为无法区分出这些状态究竟是来自于哪一个目标的，处理流程如图7 所示。

[0105] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。