一種對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差ase進(jìn)行分析的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種航空器指標(biāo)評(píng)價(jià)方法，特別是一種對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE 進(jìn)行分析的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的航空器高度保持性能監(jiān)控手段是基于（EnhancedGPSMonitoringUnit， EGMU)和多點(diǎn)定位技術(shù)對(duì)航空器的幾何高度進(jìn)行采集，其幾何高度精度較高為英尺級(jí)別，美 國聯(lián)邦航空局（FederalAviationAdministration，F(xiàn)AA)技術(shù)中心于20世紀(jì)80年代研發(fā) 了基于這類數(shù)據(jù)的解算軟件，用于對(duì)航跡點(diǎn)的測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差（AltimetrySystemError， ASE)值進(jìn)行解算。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，EGMU和多點(diǎn)定位技術(shù)外，廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視 (AutomaticDependentSurveillance-Broadcast，ADS_B)技術(shù)由于其建站容易，覆蓋范圍 大等特點(diǎn)，成為了一項(xiàng)新興的航空器高度保持性能解算數(shù)據(jù)源。在基于ADS-B數(shù)據(jù)的航空 器監(jiān)控中，ADS-B站采集得到的航空器幾何高度數(shù)據(jù)可以作為航空器的真實(shí)高度，進(jìn)而通過 氣象插值和高度基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換等步驟，完成對(duì)于航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差（AltimetrySystem Error，ASE)的分析和解算。
[0003] 根據(jù)航空器運(yùn)行的實(shí)際情況，其基于的GPS基準(zhǔn)面分為平均海平面（MeanSea Level，MSL)和橢球高（HeightAboveEllipsoid，HAE)兩種。兩種基準(zhǔn)面的高度差稱為高 程異常（Geiod)。由于航空器下發(fā)ADS-B數(shù)據(jù)的實(shí)際特點(diǎn)，航空器的GPS基準(zhǔn)面信息在下發(fā) 數(shù)據(jù)中并未包含，因此，確定航空器的基準(zhǔn)面對(duì)于準(zhǔn)確分析航空器的ASE值具有重要的作 用。
[0004] 在獲取了航空器準(zhǔn)確的GPS基準(zhǔn)面之后，進(jìn)而對(duì)航空器的ASE進(jìn)行分布模型擬合， 從而更準(zhǔn)確的給出航空器的ASE評(píng)價(jià)值也對(duì)分析航空器整體的ASE具有重要的作用。
[0005] 目前，我國在航空器GPS基準(zhǔn)面確定和ASE分布模型擬合方面還是空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種對(duì)航空器測(cè)高學(xué) 系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其能夠判斷航空器GPS基準(zhǔn)面，對(duì)ASE進(jìn)行分布模型擬合， 從而判斷航空器飛行性能趨勢(shì)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：這種對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析方法，包括以 下步驟：
[0008] (1)確定航空器GPS基準(zhǔn)面；
[0009] (2)對(duì)航空器ASE分布進(jìn)行擬合；
[0010] (3)確定航空器ASE最終值。
[0011] 本發(fā)明通過對(duì)航跡點(diǎn)的分析確定了航空器GPS的基準(zhǔn)面，對(duì)ASE進(jìn)行了分布擬合 并最終確定航空器的ASE評(píng)價(jià)值，所以能夠判斷航空器GPS基準(zhǔn)面，對(duì)ASE進(jìn)行分布模型擬 合，從而判斷航空器飛行性能趨勢(shì)。
【附圖說明】
[0012] 圖1所示為本發(fā)明的步驟（I. 1)和（1. 2)的效果圖，其中方塊和圓圈分別表示步 驟（I. 1)中基于MSL和HAE的ASE區(qū)間均值，實(shí)線和虛線分別為步驟（1. 2)中基于MSL和 HAE的ASE回歸線；
[0013] 圖2所示為本發(fā)明的步驟（2. 2)的單峰數(shù)據(jù)效果圖，其中實(shí)線和虛線分別為步驟 (2. 2)中基于HAE和MSL的ASE核密度估計(jì)曲線，可以看出，基于MSL的核密度估計(jì)曲線呈 現(xiàn)單峰趨勢(shì)；
[0014] 圖3所示為本發(fā)明的步驟（2.2)的雙峰數(shù)據(jù)效果圖，中實(shí)線和虛線分別為步驟 (2. 2)中基于HAE和MSL的ASE核密度估計(jì)曲線，可以看出，基于MSL的核密度估計(jì)曲線呈 現(xiàn)雙峰趨勢(shì)；
[0015] 圖4所示為本發(fā)明的步驟（I. 1)的流程圖；
[0016] 圖5所示為本發(fā)明的步驟（1. 2)的流程圖；
[0017] 圖6所示為本發(fā)明的步驟（2. 2)的流程圖；
[0018] 圖7所示為本發(fā)明的步驟（2. 3)的流程圖；
[0019] 圖8所示為本發(fā)明的步驟（3)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過附圖和實(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。
[0021] 首先給出計(jì)算中使用到的各項(xiàng)參數(shù)符號(hào)及其意義：
[0022] X和y:回歸變量X和y;
[0023] f:自由度，即f=n_l;
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 包括以下步驟： (1) 確定航空器GPS基準(zhǔn)面； (2) 對(duì)航空器ASE分布進(jìn)行擬合； (3) 確定航空器ASE最終值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 所述步驟（1)包括以下分步驟： (I. 1)根據(jù)公式（1)對(duì)航跡點(diǎn)的ASE計(jì)算其相對(duì)于高程異常區(qū)間的均值
(1. 2)對(duì)基于MSL和HAE的ASE數(shù)組分別進(jìn)行線性回歸計(jì)算斜率并確定航空器基準(zhǔn)面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 所述步驟（1. 1)包括以下分步驟： (I. I. 1)將原數(shù)據(jù)中的Geoid序列按5英尺的小區(qū)間取整，計(jì)算區(qū)間個(gè)數(shù)η ; (I. 1. 2)遍歷 Geoid 區(qū)間； (I. 1. 3)計(jì)算區(qū)間內(nèi)ASE上限：當(dāng)前區(qū)間值加上2. 5英尺； (I. 1. 4)計(jì)算區(qū)間內(nèi)ASE下限：當(dāng)前區(qū)間值減去2. 5英尺； (I. 1. 5)獲取大小屬于當(dāng)前區(qū)間上下限之間的ASEhae數(shù)組； (I. 1. 6)獲取大小屬于當(dāng)前區(qū)間上下限之間的ASEm數(shù)組； (1.1.7)如果（1.1.5)(1. 1.6)不為空數(shù)組，則執(zhí)行步驟（1.1.8)，否則執(zhí)行步驟 (1. 1.9)； (I. 1. 8)對(duì)各區(qū)間內(nèi)的ASEs^P ASE廳求均值； (1. 1.9)結(jié)束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 所述步驟（1. 2)包括以下分步驟： (1. 2. 1)開始； (1. 2. 2)獲取步驟（L 1)的高程異常區(qū)間個(gè)數(shù)； (1.2.3)判斷區(qū)間個(gè)數(shù)是否大于3,是則執(zhí)行步驟（1.2. 4)，否則執(zhí)行步驟（1.2. 11); (1. 2. 4)獲取步驟（I. 1)每一個(gè)區(qū)間ASE均值； (1. 2. 5)計(jì)算ASEmsl和ASE HAE序列的回歸線，斜率分別為K MSL和K J1ae; (1. 2. 6)根據(jù)公式（2)計(jì)算出兩種基準(zhǔn)面線性回歸交叉點(diǎn)ASE值作為ASE備選最終值
(1. 2. 7)根據(jù)公式（3)、（4)、（5)計(jì)算航空器基準(zhǔn)面接近系數(shù)CMa、Chae及二者之差M
M - Chae-Cmsl (5); (1.2. 8)根據(jù)M判斷基準(zhǔn)面：當(dāng)M小于-30時(shí)，執(zhí)行步驟（1.2. 10);當(dāng)M大于30時(shí)，執(zhí) 行步驟（1. 2. 9);當(dāng)M處于-30和30之間時(shí)，執(zhí)行步驟（1. 2. 11); (1. 2. 9)判定基準(zhǔn)面為MSL，跳轉(zhuǎn)到步驟（1. 2. 12); (1. 2. 10)判定基準(zhǔn)面為HAE，跳轉(zhuǎn)到步驟（1. 2. 12); (1. 2. 11)認(rèn)為不能準(zhǔn)確判定航空器的基準(zhǔn)面； (1. 2. 12)結(jié)束。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 所述步驟（2)包括以下分步驟： (2. 1)如果步驟（1)確定的航空器基準(zhǔn)面為HAE或MSL，執(zhí)行步驟（2.2); (2· 2)對(duì)ASEmsl和ASE HAE進(jìn)行核密度估計(jì)； (2. 3)根據(jù)相應(yīng)基準(zhǔn)面及公式（6)，對(duì)ASEmsJP ASE _進(jìn)行混合正態(tài)分布擬合
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 所述步驟（2. 2)包括以下分步驟： (2. 2. 1)將ASE原始數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度估計(jì)； (2. 2. 2)獲取ASE原始數(shù)據(jù)中的最大值和最小值； (2. 2. 3)將最大值和最小值所組成的區(qū)間范圍等分199份，得到新的數(shù)組，新數(shù)組包含 200個(gè)元素； (2. 2. 4)利用核密度估計(jì)結(jié)果計(jì)算新數(shù)組對(duì)應(yīng)的核密度估計(jì)值； (2. 2. 5)返回區(qū)間核密度估計(jì)值數(shù)組。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 所述步驟（2. 3)包括以下分步驟： (2· 3· 1)開始； (2. 3. 2)確立混合分布擬合參數(shù)的默認(rèn)值，a i= 1，α 2= 0，A =χ，μ 2= 〇，σ 1 = sx，σ 2= 〇 ; (2. 3. 3)若ASE數(shù)組長度大于50并且標(biāo)準(zhǔn)差σ，30則執(zhí)行 (2. 3. 4)，否則執(zhí)行（2.3.9); (2. 3. 4)將ASE數(shù)組進(jìn)行核密度估計(jì)，確立混合分布擬合參數(shù)的初始值，α 1= 〇. 5, α 2
(2. 3. 5)以正負(fù)300為范圍，分為601個(gè)區(qū)間，根據(jù)（2. 3. 4)結(jié)果作為系數(shù)計(jì)算最小二 乘高斯擬合值，返回混合分布參數(shù)擬合結(jié)果名，夂，AA，4，d2和分布結(jié)果擬合 概率值； (2. 3. 6)獲?。?. 3. 5)結(jié)果，令0max為名，毛中的較大值，0min為名，先中較小值， Ad為A，A之差的絕對(duì)值，Amift為A，A絕對(duì)值中的較大值； (2. 3. 7)如果< 0.8，0min > 0.2，/(,d > IO三條件同時(shí)滿足，則執(zhí)行步驟 (2. 3. 8)，否則令A(yù) = I，執(zhí)行步驟（2. 3. 9); (2. 3. 8)確定ASE混合分布擬合結(jié)果為雙峰分布，將眾^ix:對(duì)應(yīng)的A或/?作為ASE備選 最終值，跳轉(zhuǎn)到步驟（2. 3. 10); (2. 3. 9)確定ASE混合分布擬合結(jié)果為單峰分布，將μ i作為ASE備選最終值； (2. 3. 10)結(jié)束。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 所述步驟（3)包括以下分步驟： (3· 1)開始； (3. 2)獲取ASE數(shù)組的基準(zhǔn)面； (3.3) 判斷基準(zhǔn)面是否可以確定，是則執(zhí)行步驟（3. 4)，否則執(zhí)行步驟（3.5); (3.4) 通過混合正態(tài)分布擬合的單峰或雙峰結(jié)果獲取ASE最終值，跳轉(zhuǎn)到步驟（3.9); (3. 5)獲取步驟（1. 2)中ASEm和ASEhae序列線性回歸分析結(jié)果； (3.6)判斷|Geoid|〈5區(qū)間內(nèi)是否有值存在，是則執(zhí)行步驟（3. 7)，否則執(zhí)行步驟 (3. 8)； (3. 7)選取區(qū)間內(nèi)的樣本均值作為ASE最終值，跳轉(zhuǎn)到步驟（3.9); (3. 8)將步驟（1. 2. 6)的ASE備選最終值作為ASE最終值； (3.9)結(jié)束。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其特征在于， 所述步驟（3. 7)包括以下分步驟： (3. 7. 1)選取原始ASE數(shù)組Geoid絕對(duì)值小于5區(qū)間內(nèi)的樣本； (3. 7. 2)計(jì)算（3· 7· 1)中的ASEmsl和ASEhae的全體樣本均值； (3. 7. 3)返回（3. 7. 2)的結(jié)果。
【專利摘要】公開了一種對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，其能夠判斷航空器GPS基準(zhǔn)面，對(duì)ASE進(jìn)行分布模型擬合，從而判斷航空器飛行性能趨勢(shì)。這種對(duì)航空器測(cè)高學(xué)系統(tǒng)誤差A(yù)SE進(jìn)行分析的方法，包括步驟：(1)確定航空器GPS基準(zhǔn)面；(2)對(duì)航空器ASE分布進(jìn)行擬合；(3)確定航空器ASE最終值。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104680019
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510103310
【發(fā)明人】金開研, 許有臣, 朱衍波, 唐金翔, 兆珺, 陳勇岳, 李慧妍, 楊雪, 徐大偉, 鄭曉旭
【申請(qǐng)人】民航數(shù)據(jù)通信有限責(zé)任公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日