一种ADS-B数据融汇方法及系统

摘要

本发明提供了一种ADS-B数据融汇方法及其系统；所述方法包括：1、获取关于特定目标的所有ADS-B数据；2、将特定目标的所有数据按照预定的属性进行分组；3、对分组后的分组数据集按照数据组进行排序；4、依次判断分组后的分组数据集中，当前数据组中关于特定目标的数据是否有符合要求的数据；如果有，则执行步骤5；如果没有，则判断分组数据集中下一组数据组是否有符合要求的数据；5、从当前数据组中输出特定目标的融汇数据。因此，可以在分组后的数据组内快速地将ADS-B数据进行融汇。

说明书

技术领域

本发明涉及一种空中交通管制的技术领域，尤其涉及一种ADS-B数据融汇 方法及其系统。

背景技术

随着我国航空运输业持续发展，飞行流量日益增加，传统的监视设施和技术 因其精度低、覆盖面窄、运行成本高、安全性不足等缺陷已不能很好地满足空中 交通管制快速发展的需求。广播式自动相关监视(Automatic Dependent  Surveillance-Broadcast,ADS-B)凭借数据更新率高、机上和空中信息丰富，使其在 精确性、可靠性、完整性和运营成本等各方面都具备突出优势，成为新航行系统 中的重要组成部分。

由于ADS-B系统优于传统雷达技术，所以ADS-B技术已经成为国内外公认 的技术趋势，ADS-B技术的研究也越来越受到重视。例如，在中国专利申请号 为CN200910081086.4的专利申请中，公开了一种广播式自动相关监视的航迹处 理方法和装置。该方法包括接收装备有ADS-B设备的飞机发送的报文信息，初 始化各飞机对应的航迹文件；当报文信息为速度信息时，用速度信息更新各飞 机对应的航迹文件；当报文信息为位置信息时，用位置信息更新各飞机对应的 航迹文件；整理更新后的航迹文件，以使航迹文件保持实时更新；这样可以实 现ADS-B系统的航迹处理，并且保证航迹处理的连续性、正确性和实时性。

另一份中国专利申请号为CN201210595722.7的专利申请中，公开了一种用 于在多径传播破坏消息或阻止消息的接收的环境中接收ADS-B消息的系统和方 法，该系统结合RF信号处理和数字信号处理技术以使得能够在存在来自附近的 结构和/或更远的结构的多径反射情况下接收ADS-B消息，系统使用水平间隔的 天线阵列，由接收机结合来自天线的RF信号从而形成一组具有不同方位天线图 案的波束以增加在至少一个波束中非破坏性地结合多径和视线路径的概率；这样 可以有效地去除了多径反射，其中，多径相对视线路径的延迟小于100-200纳秒。 系统还配置成去除相对视线路径具有更大的延迟的多径反射。

上述技术方案，虽然让ADS-B系统可以更好地监控空中交通管制服务中目 标的各种信息；但是发明人在实现本发明的过程中发现在接收多个ADS-B地面 站的数据时，可能存在以下几种情况：

1、可能从若干个ADS-B地面站接收到同一个航空器的ADS-B数据。

2、可能在不同时间点接收到不同ADS-B地面站传来的关于同一个航空器同 一时刻广播的数据。

3、同一时刻接收到不同ADS-B地面站传来的关于同一个航空器的数据可能 不是同一时刻的广播数据。

4、接收到不同ADS-B地面站传来的关于同一个航空器同一时刻的数据，这 些数据中大部分的数据项是航空器广播出来的，各个ADS-B地面站在正常情况 下，封装的值是一致的；然而，时间等少量的数据项是地面站生成和封装出来的， 所以，这些数据项可能会有一些差异。但是考虑到各个ADS-B地面站都和GPS 时间进行了同步等情况，因此，这些数据项即使有差异，也在一个很小的范围内。

上述这些情况可能造成ADS-B分组数据集中会有重复和过时的数据，这样 不仅影响了ADS-B数据的传输速度，还增加了用户使用ADS-B数据的复杂度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种能够对多种数 据进行融汇的ADS-B数据融汇方法及其系统。

本发明提供的技术方案是：

一方面，提供一种ADS-B数据融汇方法，其特征在于，包括：

(一)、从新一轮接收的数据中获取关于特定目标的所有ADS-B数据，所 述数据包括关于特定目标的时标、经纬度，并且所述数据中经纬度信息可以映射 为距离信息；

(二)、将特定目标的所有数据按照预定的属性进行分组，所述预定的属性 至少包括数据对应的时标和距离；并且数据的属性差值在预定的范围内，就将所 述数据分成一个数据组；其中，至少一个数据组形成分组数据集；

(三)、对分组后的分组数据集按照数据组进行排序；其中，每个数据组设 置有一个时间戳，并且时间戳设置成该数据组内所有数据中时标最早的时间参 数；

(四)、依次判断分组后的分组数据集中，当前数据组中关于所述特定目标 的数据是否有符合要求的数据；如果有符合要求的数据，则执行步骤(五)；如 果没有符合要求的数据，则依次判断分组数据集中下一组数据组是否有符合要求 的数据，如果有符合要求的数据，则执行步骤(五)，如果分组数据集中都没有 符合要求的数据，结束数据融汇；

(五)、从当前数据组中输出特定目标的融汇数据。

优选地，所述数据中还可以包括高度信息，当高度信息可用时，所述预定的 属性设置成包括数据对应的时标和距离，并且步骤(二)中预定的范围设置成时 标为0.2秒、距离为100米、高度为10米；当所述数据中高度信息不可用时， 所述预定的属性设置成包括数据对应的时标和距离，并且步骤(二)中预定的范 围设置成时标为0.2秒、距离为50米。

优选地，步骤(二)对特定目标的所有数据按照预定的属性进行分组之前， 还需要判断当前数据是否过时；判断的方式为：如果特定目标已经有ADS-B航 迹数据，则获取所述ADS-B航迹中最新数据的时标，如果所述最新数据的时标 不小于步骤(一)中数据的时标，判定步骤(一)中获取的数据为过时数据；否 则，判定步骤(一)中获取的数据不是过时数据。

优选地，步骤(四)还包括在每个数据组的内部按照数据源状态分值高低进 行排序，并且步骤(四)还包括将每个数据组内来源不符合要求的数据进行舍弃。

优选地，步骤(三)中对分组后的分组数据集按照数据组进行排序方法为将 时间戳晚的数据组排在时间戳早的数据组前面。

优选地，步骤(五)还包括：从符合要求的当前数据组中将第一个数据对应 的数据项赋予融汇数据；然后判断融汇数据的数据项是否齐全；如果齐全，则直 接输出融汇数据；如果不齐全，再从当前数据组中依次移出下一个数据，并将下 一个数据中具有而融汇数据的缺项更新至融汇数据对应的数据项中。

一种ADS-B数据融汇系统，其特征在于，所述ADS-B数据融汇系统包括：

数据获取单元，按照ADS-B数据中24位地址码提取出特定目标的数据；

数据分组单元，能够将所述数据获取单元获取的特定目标的ADS-B数据按 照特定属性进行分组；所述数据分组的属性至少包括数据的时标、数据的经纬度， 并且所述数据中经纬度信息可以映射为距离；对分组后的分组数据集按照数据组 进行排序；其中，每个数据组设置有一个时间戳，并且时间戳设置成该数据组内 所有数据中时标最早的时间参数；

数据处理单元，基于数据源状态，移除不符合要求的数据；并且能够从所述 分组数据集中数据组得到融汇数据；

数据输出单元，将所述数据处理单元得到的融汇数据输出。

优选地，所述数据分组单元中每组数据中最早的时标为所述组的时间戳，所 述数据分组单元中数据按照所述组的时间戳排序，时间戳最晚的一组数据排在数 据存储单元的最前面。

优选地，所述ADS-B数据融汇系统还设置有时间戳检测单元，用于检测所 述数据获取单元获取的ADS-B数据是否为过时数据。

优选地，所述数据处理单元中还设置有判断融汇数据的数据项是否齐全的数 据项检测单元。

采用本发明提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果：

1、将特定目标在不同时刻、不同ADS-B地面接收站获的所有数据先进行分 组，这样特定目标同一时刻的数据归为一组，快速地得到特定目标不同时刻对应 的各组数据；然后快速地输出融汇数据。

2、分组数据集中数据组进行分组时，将时间戳晚的数据组排在时间戳早的 数据组前面；这样时间戳晚的数据组中数据如果符合要求，可以先作为融汇数据， 而时间戳晚的数据对应最新的数据，所以可以及时地输出最新的ADS-B数据。

3、将分组后的数据按照时间戳的顺序进行排序，这样更加容易判断出不同 ADS-B地面接收站中同一时刻的数据，并且还可以根据时间戳快速判断分组数 据集中的数据是否过时，这样可以对过时的数据进行丢弃。

4、可以判断融汇数据的数据项是否齐全以及对融汇数据中数据缺项采用继 承的方式，使得输出的融汇数据项更加真实、可靠。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种ADS-B数据融汇方法的流程图；

图2为本发明实施例一提供的一种ADS-B数据融汇方法中对数据分组的流 程图；

图3为本发明实施例一提供的一种ADS-B数据融汇方法中对数据处理的流 程图；

图4为本发明实施例一提供的一种ADS-B数据融汇系统的结构框图；

图5为本发明实施例一提供的一种目标数据的示意图；

图6为对图5中目标数据分组的示意图；

图7为对图6中分组后目标数据排序的示意图；

图8为本发明实施例二提供的一种ADS-B数据融汇方法中对数据处理的流 程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，需要说明的是，这些 具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发 明的限定性解释。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种ADS-B数据融汇方法包括：

S0、获取新一轮接收的特定数据，即从新一轮接收的数据中获取关于特定目 标的所有数据，该数据的源头来自于至少一个ADS-B地面接收站；该数据可以 包括关于特定目标的时标、经纬度，并且所述数据中经纬度信息可以映射为距离 信息。其中，这里特定的目标是指可以针对ADS-B地面接收站接收到所有目标中 的任意一个目标，为了表述方便，本实施例假设这个特定的目标为A。

优选地，目标指航空器，并且航空器根据机载导航设备和GNSS(全球卫星 导航系统，Global Navigation Satellite System的缩写)定位系统生成精确 的定位信息，然后将定位信息自动广播出来；而ADS-B地面站通过航空数据链接 收到此信息，通过一系列的处理之后，将ADS-B数据传输出来。每个航空器都有 一个24位地址码，根据ICAO附件10第3卷第9章中的描述：“任何时候，都 不会存在一个24位地址分配给了1个以上的航空器”，从而保障了24位地址码 的唯一性；欧控发布的ADS-B消息传输格式的标准中指出ADS-B数据中24位地 址码是一个必填的数据项。所以可以根据ADS-B数据中的24位地址码来识别出 同一个目标的数据。因此，可以用目标A的24位地址码依次比对该轮接收的数 据，并从中查出目标A该轮接收到的数据。

S1、数据分组，数据分组的过程需要将特定目标的所有数据按照预定的属性 进行分组，该预定的属性至少包括数据对应的时标、经纬度，并且数据中经纬度 信息可以映射为距离信息；并且数据的属性差值在预定的范围内，就将该数据分 成一个数据组；其中，至少一个数据组形成分组数据集(也可以叫目标数据分组 集)。

具体地，S0收到的目标A的数据源自不同的ADS-B数据源，因传输链路、 传输距离等原因，这些数据可能是目标A在不同时间点广播的信息经数据源处理 后获取到的。所以将这些数据进行分组，形成分组数据集(group)，使同一组 的数据尽可能是目标A同一时刻广播的信息，并且同一组的数据相似度极高。

数据分组处理流程如图2所示，包括：

S11、判断关于目标A的数据集是否为空；如果是，则执行S18；如果不是， 则执行S12。

S12、移出一个数据，为了表述方便，假设该数据为b。

S13、判断分组数据集是否为空，这里的分组数据集就是指S0中，数据组形 成分组数据集；如果是，则执行步骤S16；如果不是，则执行步骤S14。

S14、在分组数据集中找到和数据b相似的分组。

S15、判断是否找到相似分组，如果没有找到，则执行步骤S16；如果找到 了，则执行步骤S17；优选地，查找相似分组的方法：依次遍历当前分组数据集 (group)，判断数据b和各分组的相似度。因同一个分组中的数据相似度极高， 每次可取各分组中一个数据与数据b比较即可，为了表述方便，假设分组中一个 数据为c，则判断数据c与数据b的相似度：

①计算数据c经纬度和数据b经纬度所示两个点之间的距离，记为：f(数据 c经纬度，数据b经纬度)。

②满足以下条件之一的，则认为数据c和数据b相似：

A、在数据c和数据b的高度信息可用的情况下：

|数据c的时标-数据b的时标|<＝0.2秒，并且|数据c的距离-数据b的距 离|＝f(数据c经纬度，数据b经纬度)<＝100米，并且|数据c的高度-数据b的 高度|<＝10米

B、在数据c和数据b的高度信息不可用的情况下：

|数据c的时标-数据b的时标|<＝0.2秒，并且f(数据c经纬度，数据b经 纬度)<＝50米。

S16、将数据b作为新的分组数据添加到分组数据集，然后执行S11；

S17、将数据b作为相似分组的成员，即将数据b添加到数据c所在的数据 分组，然后执行S11。

S18、结束。

S2、在分组数据集中的分组间进行排序，每个分组设置有一个时间戳，其时 间戳设置成该分组内所有数据中最早的那个时间戳。

S3、基于数据源状态情况，依次处理分组数据，判断当前数据组中关于该特 定目标的数据是否有符合要求的数据；如果有符合要求的数据，则执行步骤S4； 如果没有符合要求的数据，则判断分组数据集中下一组数据组是否有符合要求的 数据；

优选地，判断数据是否符合要求的方法是：判断数据的来源是否正常，而数 据的源头是地面站，所以如果来源于不符合要求的地面站，则这个数据的可靠性 就有问题，则应该剔除这个数据；

S4、从当前数据组中输出特定目标的融汇数据。

优选地，步骤S3中在每个数据组中，将其内部的数据，按照数据源状态分 值高低进行排序；并且将每个数据组内来源不符合要求的数据进行舍弃。

优选地，步骤S2中对分组后的分组数据集按照数据组进行排序方法为将时 间戳晚的数据组排在时间戳早的数据组前面。

优选地，步骤S3中，如果对一轮分组数据集都没有获取到有符合要求的数 据，则丢弃该分组数据集中所有的数据。

如图3所示，步骤S3和步骤S4的具体过程包括：

S31、判断分组数据集是否为空，如果是，则执行S41，如果不是，则执行 S32。

S32、移出一个数据组(或者称分组)，为了表述方便，假设移出的数据组 为g。

S33、判断g的数据是否真实，如果真实，则执行S34；否则，执行S31；

S34、根据数据源状态分值对数据组g(或者称分组g)中数据排序，移除不 符合要求的数据源对应的数据。参考各个数据源的状态情况，根据数据源状态分 值对分组g中的数据排序，状态越好的数据排在越前面，舍弃状态不符合要求的 数据源对应的数据；这样可以实现分组g中的数据都是质量符合要求的，并按质 量高低依次排序。

为了对本实施例提供的技术方案有更加清楚的理解，下面结合一个具体的例 子对ADS-B数据融汇方法进行阐述，但是该例子并非对目标数据、数据分组、 分组排序等进行限定。

如图5所示，获取新一轮接收的某个目标数据：假设该轮接收到目标A的 数据有10个，分别是数据1～数据10。

如图6所示，按照相似程度将这10个数据进行分组，对其中过时的数据丢 弃掉，假设数据8过时，剩余的9个数据被分为了3组，同一组的数据相似度极 高，最可能是目标同一时刻广播出来的数据。

按照上述方法对这3个分组进行排序，排在最前的应该是最新的数据，假设 排序结果如图7所示。

接下来，优先处理最新的数据，所以优先处理分组2，判断分组2中的3个 数据其来源是否正常(借助了数据源状态情况信息)，假设数据4的来源不符合 正常使用的要求，而数据2、数据10的来源符合正常使用的要求，则从分组2 中移除数据4，使用剩余的数据2、数据10进行数据融汇，得到融汇数据(fusedata)。 因为已经得到融汇数据，所以可以结束操作，不用再处理分组1、分组3。反之， 如果分组2中的数据2、数据4、数据10的来源都不符合正常使用的要求，均从 分组2中移除，则分组2中没有合适的数据可以进行融汇，则按照相同方法继续 处理分组1。

同理，如果分组1中的数据有满足要求的，输出融汇数据(fusedata)，然 后结束操作，不用再处理分组3；如果分组1中的数据都不满足要求，均从分组 1中移除，则分组1中没有合适的数据可以进行融汇，则按照相同方法继续处理 分组3。

同理，如果分组3中的数据有满足要求的，输出融汇数据(fusedata)，然 后结束操作；如果分组3中的数据都不满足要求，均从分组3中移除，则分组3 中没有合适的数据可以进行融汇，后继也没有其它分组，则说明目标A该轮收 到的10个数据都不满足要求，放弃这些数据，没有融汇出融汇数据(fusedata)。

另一方面，如图4所示，本实施例还提供一种ADS-B数据融汇系统1包括：

数据获取单元2，按照ADS-B数据中24位地址码提取出特定目标的数据；

数据分组单元3，能够将数据获取单元获取的特定目标的ADS-B数据按照 特定属性进行分组；数据分组的属性至少包括数据的时标、数据的经纬度，并且 数据中经纬度信息可以映射为距离；对分组后的分组数据集按照数据组进行排 序；其中，每个数据组设置有一个时间戳，并且时间戳设置成该数据组内所有数 据中时标最早的时间参数；

数据处理单元4，基于数据源状态，移除不符合要求的数据；并且能够从分 组数据集中数据组得到融汇数据；

数据输出单元5，将数据处理单元得到的融汇数据输出。

优选地，数据分组单元中每组数据中最早的时标为组的时间戳，数据分组单 元中数据按照组的时间戳排序，时间戳最晚的一组数据排在数据存储单元的最前 面。

优选地，该数据分组的属性至少包括数据的时标和距离；并且该数据存储单 元中每组数据中最早的时标为该组的时间戳，该数据存储单元中数据按照该组的 时间戳排序，时间戳最晚的一组数据排在数据存储单元的最前面。

优选地，该ADS-B数据融汇系统还设置有数据时间戳检测单元，用于检测 数据获取单元获取的ADS-B数据是否为过时数据。

采用本实施例提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果：

1、将特定目标在不同时刻、不同ADS-B地面接收站获的所有数据先进行分 组，这样特定目标同一时刻的数据归为一组，快速地得到特定目标不同时刻对应 的各组数据，然后快速地输出融汇数据。

2、分组数据集中数据组进行分组时，将时间戳晚的数据组排在时间戳早的 数据组前面；这样时间戳晚的数据组中数据如果符合要求，可以先作为融汇数据， 而时间戳晚的数据对应最新的数据，所以可以及时地输出最新的ADS-B数据。

3、将分组后的数据按照时间戳的顺序进行排序，这样更加容易判断出不同 ADS-B地面接收站中同一时刻的数据，并且还可以根据时间戳快速判断分组数 据集中的数据是否过时，这样可以对过时的数据进行丢弃。

实施例二

本实施例在前述实施例的基础上，进一步对数据融汇过程进行优化，具体地， 如图8所示，相对于实施例一增加了步骤：

S35、判断数据组g(或者称分组g)是否为空，如果是，则执行步骤S31， 如果不是，则执行S36。

S36、初始化融汇数据(fusedata)，所有数据项都为空；用该数据存在的数 据项赋给融汇数据对应的数据项。

S37、判断融汇数据想是否齐全，如果已经齐全，融汇数据(fusedata)则是 最终的融汇数据则执行S41；否则，执行S38。

S38、判断分组g是否还存在其它数据，如果没有，则执行S41；否则，执 行S39。

S39、从分组g移出一个数据，为了表述方便，假设为a；执行S40。

S40、融汇数据从数据a中继承融汇数据的缺项而数据a中存在的数据项。

优选地，ADS-B数据融汇系统的数据处理单元4中还设置有判断融汇数据 的数据项是否齐全的数据项检测单元。

采用本实施例中的技术方案，同样对于图5～图7数据进行汇融时，与实施 例一不同点在于，对每个数据组内进行排序的方法包括：对分组2中的3个数据 按照数据源状态情况进行排序，状态越好的数据排在越前面，舍弃数据来源不符 合正常使用的要求的数据，假设根据数据来源状态排序的结果是数据10、数据2、 数据4，其中数据4的来源不符合正常使用的要求，数据2、数据10的来源符合 正常使用的要求，则将数据4从分组2中移除，那么分组2中就剩下2个数据， 依次为数据10、数据2，接着进行融汇：初始化融汇数据(fusedata)，使其所 有的数据项为空，优先处理数据10(因为数据10的来源状态最好，排在最前面)， 所以用数据10对应的数据项赋给融汇数据(fusedata)对应的数据项，检查融汇 数据(fusedata)的数据项是否已经齐全，如果已经齐全，融汇数据(fusedata) 则是最终的融汇数据，处理结束，否则依次取数据2，融汇数据(fusedata)从数 据2中继承融汇数据(fusedata)的缺项而数据2中存在的数据项，因后面没有 其它来源符合要求的数据，则处理结束，得到融汇数据(fusedata)。因为已经 得到融汇数据(fusedata)，则结束操作，不用再处理分组1、分组3。反之，如 果分组2中的数据2、数据4、数据10的来源都不符合正常使用的要求，均从分 组2中移除，则分组2变空了，没有数据可以进行融汇，则按照相同方法继续处 理分组1和分组3。

采用本实施例提供的上述技术方案，可以判断融汇数据的数据项是否齐全以 及对融汇数据中数据缺项采用继承的方式，使得输出的融汇数据项更加真实、可 靠。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明 做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范 围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变 动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。