一种综合航迹数据融合处理方法
【技术领域】
[000〗]本发明涉及管制中心件数据处理领域,尤其是涉及一种综合航迹数据融合处理方 法。
【背景技术】
[0002] 美国NAS系统的自动化糸统为一个）家的糸统，系统统一设计、集成和运行， ARTCC、TRACC、0CEAN间FDP (飞行数据处理器）数据一致同步,信息自动交互，系统紧密 稱合，新建的 EMM(En Route Automation Modernization)为其典范，成为 NextGen 直要 依托。欧洲通过制定和确立0LDI (On-Line Data Interchange)作为管制中心间管制移 交和数据交换协议，并制定了系统、接口和相关系统的技术标准和通信协议，实现了管制自 动移交、数据同步和糸统互联，为 Single European Sky ATM(Ai.r Traffic Management) Research (SESAR)奠定 _「重要的基础。亚太地区将 AIDC(ATS[air traffic service] Interfacility Data Communication)作为管制中心间管制移交和数据交换协议,澳大利 亚、韩国、新加坡、新西兰全面实施AIDC，实现了管制自动移交，特别是澳大利亚采羯与三:大 区営相丨司的UROCA丨糸统，全_支持〇LI).l.和A1 DC。
[0003] 美国的空管自动化系统主要是单一系统构成技术上更容易实现信息交换。在欧洲 和亚太的0LDI和AIDC管制信息移交中，0LDI和AIDC只能满足空管管制的部分信息交换， 还不能完全实现航迹和飞行计划的综合信息融合和交换过程。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种综合 航迹数据融合处理方法，其通过对管制中心系统输出的航迹进行融合，建立飞行if划辕?迹， 并根据管制中心需求输出相关信息，实现了管制中心间全面的信息融合。
[0005] 本发明采用的技术方案如下： 一种综合航迹数据融合处理方法包括： 步骤i :对各管制中心的监视数据分别建立对应数据建立独立存储空间及显示区域， 并实时解析各个管制中心的监视数据； 步骤2 :通过最小二乘时间配准法对不同管制中心输出的监视数据迸行时间同步运 算，将不同周期、不同时刻的监视数据迸行时间同步； 步骤3 :对经过时间配准矫正后的各个管制中心的监视数据经过空间配准，具体首先 是通过高精度经纬度转换，将其统一转换为直角坐标系形式的数据；然后对各个管制中心 的数据进行误差处理； 步骤4:对经过空间配准的监视数据采用聚类分析方法进行数据质量分析，将监视数 据分为正常数据、滞后数据、异常数据；所谓正常数据是指数据格式解析模块接收的通过时 间配准及空间配准后的各管制中心的综合航迹数据的捋间顺序与各管制中心发送的综合 航迹数据的时间顺序保持一致，且无异常；滞后数据是指数据格式解析模块接收的通过时 间配准及空间配准后的各管制中心的综合航迹数据的顺序与各管制中心发送的综合航迹 数据的时间顺序不一致，且无异常；异常数据是指在被解析后的数据出现异常（比如有数据 项丟失或错误等）； 步骤5 :对正常数据采用联邦滤波无重置式结构方法进行时间更新、量测更新并综合 航迹数据融合；对滞后数据采羯异步融合多个非顺序数据多步滞后滤波结合算法进行融合 处理；对异常数据进行丢弃处理，保证系统正常运转。
[0006] 进一步的，所述监视数据包括监视数据格式包括：MH4008-3类数据、D0D数据、SMR 数据。
[0007] 迸一步的，所述步骤2中对正常数据通过最小二乘时间配准法对不同管制中心 输出正常综合数据进行时间同步运算，将不同周期、不同时刻的综合数据进行时间同步的 过程是：假设；ub (/ = ，_为自然数）为相邻的管制中心，其综合航迹数据输出周 期分别为會和乃 2者之比为·为正整数),如果管制中心a对目标状态最近一 次综合航迹输出时刻为= 为自然数)，下一次综合航迹输出时刻为 即管制中心a连续2次別目标状态综合航迹输出之间管制中心論有魏次综 合航迹输出；采用最小二乘法将管制中心％的^次综合航迹数据拟合成一个虚拟的综合航 迹数据作为第|时刻的1?.的综合航迹数据；具体方法如下： 步骤21 :用·.产产·s|f表示至t时刻管制中心13/的打次综合航迹数 据构成的集合，編和t时刻管制中心a的量测值同步，, 2:表示 拟合以后的综合航迹数据表示f的导数，则管制中心b的综合航迹数祸4表示成： 辱:马脅:f 和轉|穩滅_简:， 步骤2 2 :将上式改写成向量形式为
表示综合 航迹数据噪声向量，其均值为零，协方差阵为：...................轉为融合
以前的位置量测噪声方差，同时矩阵：
则；=的最小二乘解的估值为：
相应的误差协方差阵％为:而=句； 融合后的综合航迹数据及其噪声方差分别为： .·：?··=·1， '：￡：=：!；
...f... 其中：?皂管制中心||在k时刻综合航迹的估译
[0008] 迸一步的，所述步骤3中误差处理包括随机误差处理和系统误差处理；所述系统 误差是采用最小二乘法迸行配准；具体做法是： 步骤31 :在一段畴间内两管制中心管制区域重叠区域同一目标出现了:灘(_为正整数） 次；对于第^ 时刻有如下一对方程：
说表示管制中心a的综合航迹目标在管制中心a的局部坐标系下第k时刻的位 置表承管制中心b的综合航迹目标在管制中心b的局部坐标系T第k时刻的位 置； 分别表示管制中心a和管制中心b在第k时刻与综合航迹目标的斜距； 分别表示管制中心a和管制中心b在第k时刻的方位角； 分别表示管制中心a和管制中心b的斜距偏差分别表示管制中心a 和管制中心b的方位角偏差； 对总共況个综合航迹数据，有2況个方程，当是足以用来求解; 步骤32 :用矩阵形式表示上述2況个方程得：γ = A5C ;
这是一线性矛盾方程组，其中χ表示管制中心的系统误差γ表示管制中心间坐标差值 向童，Α为糸数矩阵；其_法力程为^4rF ; 在最小一乘意义['求#3Η .文=， X为各管制中心系统误差_的估it,从而可以得出真实目标在公共坐标系下的位置。
[0009] 进一步的，所述步骤5中对正常数据的综合航迹数据融合是采用贌邦滤波无重置 式结构（no-reset mode，NR)算法进行的，具体步骤为： 步骤51:建立数学模型 目标运动状态方程和量测方程：
其中是第$财刻的系统状态向量,^轉是系统的状态转移矩阵(注意： 这里的看:，:遞》:表示实数向量空间和实数矩阵空间足管制中心系统量测向量(即 管制中心输出的综合航迹数据)，_^ :3::为管制中心糸统m测矩阵，假设G β*5是管制中心 系统噪声向童，是管制中心系统量测噪声向量，其中Α是0均值的高斯白噪声， 则有：
其中，这里的k、j表不时刻且都为正实数，表示系统误走协方差，1%表不量测误差协 方走； 步骤52 ;根据式（1-1)，子滤波器的状态方程和量测方程为：
其中表示第€个管制中心的状态向量，'表示地(个管制中心的状态转移矩阵，III 的协方差矩阵为_ 的协方差矩阵为gl ，麵··，變为自然数，嫌 ο
[0010] 信息分配过程：信息分配就是在各管制中心和数据_合模块之间分配系统的信 息。系统的过程信息和作!fc按如卜分配原则在各管制中心和数据融合模块之间进行分 配·
其中：的协方差阵，l|fc是第k盼刻融合后的综合航迹数据估计值,1?.是第 k时刻的状态冋足#b的协万差阵，$ >〇是信息分配糸数，并且满足分配原理
当親_:釋_时，此联邦算法就是无重置式酸合算法。
[0011] 步骤53滅间更新： 时间更新过程在各营制中心和数据融合彳吳块之间独AL进彳丁各营制中心和数据融合検 块的更新算法为：
步骤54 ;量测更新： 由于数据融合模块没有量测，所以量测更新只在各个管制中心中迸行,量测更新通过 下式起作用：
步骤55 r信息融合： 将各个管制中心的局部估计信息(综合航迹数据）按下式进行融合，以得到全局的最优 估计(综合航迹数据的估计）
其中是第〖个管制中心在第k时刻对第K+1时刻的综合航迹数据估计。是 状态转移矩阵是第《个管制中心在第k时刻的综合航迹数据估计是第I个管 制中心第k+Ι时刻的状态向童估计是爹的协万―阵,是的协万 差阵，1|_是第?::个管制中心量测误差协方差，_ #:?.是第个管制中心的Μ测矩阵，2^是第 丨个管制中心的综合航迹数据（即量测数据)。是的协方差阵，丨m是数 据