本发明专利技术提供一种用于1090MHz信号环境评估的计算机仿真系统，首先构建评估区域的场景环境模型，调整飞机的进出场率和飞机进出场的航线可适应未来终端去空域条件下的飞行动态仿真，通过调整场景环境配置参数可适应未来的空域条件；然后，结合目标的发射功率、天线增益与传播损耗，建立信号的接收功率模型，用于判断信号是否能够成功接收并解码；再通过仿真的方法模拟评估区域内空-空和空-地通信过程，即信号的发送、传播和接收过程，结合评估区域场景环境配置参数以及飞机节点状态和地面节点状态得到评估区域内的动态1090MHz信号环境，最后根据统计的接收并解码的成功率以及对仿真的1090MHz信号环境的统计得到1090MHz信号环境的评估参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空监视技术。
技术介绍
1090MHz是民用和军用航空监视导航的专用频率，多种电子设备共享该频率造成 的频谱拥塞（Congestion)和同频干扰引起了广泛的关注。二次雷达或空管雷达信标系 统 ATCRBS(Air Traffic Control Radar Beacon System)、用于飞机防撞的 TCAS(Traffic Collision Avoidance System)系统、自动广播相关监视系统 ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)、多点定位系统，交通信息广播系统 TIS-B(Traffic Information Services - Broadcast)，以及军用飞机的敌我识别器 IFF(Identification of Friend or Foe)都工作在1090MHz频段。按照国际民航组织ICAO的规定，1090MHz发 射信号的频率误差在±1ΜΗζ以内，因此，多种系统的共享必然带来信号的同频干扰，严重 时导致频谱拥塞，系统无法正常工作。另一方面，近年来我国的航空流量呈高速增长趋势， 机载监视设备和地面监视设备的数量快速增加，1090MHz频谱信号拥塞的问题也日趋严重。 为了保障现有电子系统正常工作，对推广的新技术进行前期论证，预测1090MHz频点未来 的使用状况和安全性，都有必要对1090MHz频谱环境进行有效的评估。 国际民航组织（International Civil Aviation Organization, ICA0)、美国联邦 航空局（Federal Aviation Administration, FAA)和欧控（EUROCONTROL)等多家权威机 构在欧美发达地区（如法兰克福机场、纽约JKF机场等）多次开展了对1090MHz频点的实 际测量工作，结合实测的数据分阶段进行风险评估，必要时采取适当环境频谱拥塞的措施， 以确保监视系统安全可靠地运行。结合监测数据进行评估是最理想的方法，可以准确掌握 1090MHz信号环境的使用情况和安全性，但实测成本很高，需军航和民航的多个部门配合， 实施困难，且只适用于评估当前的信号环境，而无法用于评估未来的频谱环境。 为此，国际民航权威机构先后提出了几种不同模型对1090MHz频谱环境进行评 估。欧控提出的一种CIR(Constant Interrogation Rate)仿真评估模型，该模型基于场景 假设相同的海拔高度上监视设备接收到的询问信号频率为一个常数，而实际频谱环境下询 问信号频率往往波动较大难以满足常数的条件，该模型假设存在一定的局限性。美国MITRE 组织提出了一种1090MHz环境分析模型，该模型通过理论分析的方法对1090MHz频谱环境 进行现状评估并能够改变场景参数预测未来的信号环境，该模型只考虑飞机与监视设备距 离因素而忽略了飞机方位以及飞机位置变化等特征，并且没有以实际的场景环境和民航现 状为基础。另外，SSR/IFF环境模型、Volpe/APL模型等几种评估模型也都可用于1090MHz 频谱环境的评估，这些模型的共同点都是基于对实际环境参数的假设以及忽略了飞机方位 等动态变化的因素。而在国内并没有相关方面的研究。。 1090MHz信号环境评估的关键在于对实际场景环境合理建模，并结合现有数据和 变化趋势，模拟真实的信号环境以及预测未来的信号环境。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种通过调整参数适应未来空域条件的航空 监视频率1090MHz信号环境评估系统。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种用于1090MHz信号环境评 估的计算机仿真系统，包括评估区域场景环境配置模块、评估区域1090MHz信号环境仿真 模块、评估参数计算模块； 评估区域场景环境配置模块包含飞机节点飞行动态仿真模型、飞机节点参数配置 模块和地面节点参数配置模块； 所述飞行动态仿真模型，用于接收输入的飞机位置坐标、速度和飞行航迹，区域范 围、机场坐标位置、降落点坐标、离场点坐标、进出场航路、飞行高度、速度、飞机进场率和飞 机离场率来模拟各个时刻区域内所有飞机的位置、高度和飞行航路并输出至1090MHz信号 环境仿真模块； 所述飞机节点参数配置模块，用于接收输入的1030MHz发射参数、1030MHz接收参 数、1090MHz发射参数和1090MHz接收参数并输出至1090MHz信号环境仿真模块； 所述地面节点参数配置模块，用于接收输入的地面节点1090MHz接收参数、 1030MHz发射模块参数、地面节点三维位置坐标、天线主瓣宽度和天线扫描周期并输出至 1090MHz信号环境仿真模块； 评估区域1090MHz信号环境仿真模块包含接收信号功率模型、飞机节点功能实现 模块、地面节点功能实现模块和1090MHz信号环境仿真模块； 所述接收信号功率模型，用于计算自由空间传播衰减条件下飞机节点和地面节点 接收机接收的期望信号功率、干扰信号功率以及信号与干扰加噪声比来判断信号接收解码 是否成功，并将判断结果输出至评估参数计算模块； 所述飞机节点功能实现模块，用于通过广播广播式自动相关监视ADS-B消息、对 地面二次监视雷达SSR进行应答和空中交通预警和防撞系统TCAS进行询问来更新飞机节 点状态，并输出当前飞机节点状态至1090MHz信号环境仿真模块； 所述地面节点功能实现模块，用于通过接收ADS-B广播消息、接收SSR应答和对飞 机节点进行SSR询问来更新地面节点状态，并输出当前地面节点状态至1090MHz信号环境 仿真模块； 所述1090MHz信号环境仿真模块，用于通过输入的评估区域场景环境配置模块参 数、飞机节点状态以及地面节点状态来仿真1090MHz信号环境中飞机节点与地面节点之间 的通信过程； 评估参数计算模块，用于通过统计信号接收解码率得到监视设备的性能指标，通 过观测仿真1090MHZ信号环境中飞机节点与地面节点之间的通信过程得到空中交通管理/ 通讯A/C模式信号FRUIT干扰率、监视S模式信号FRUIT干扰率、A/C模式信号GARBLE干 扰率、S模式信号FRUIT干扰率、和信号连续丢失最长时间。 本专利技术首先根据飞机的数量、分布、飞行动态、地面和机载设备的数量与分布、信 号模式等构建评估区域的场景环境模型，调整飞机的进出场率和飞机进出场的航线可适应 未来终端去空域条件下的飞行动态仿真，通过调整场景环境配置参数可适应未来的空域条 件；然后，结合目标的发射功率、天线增益与传播损耗，建立信号的接收功率模型，用于判断 信号是否能够成功接收并解码；再通过仿真的方法模拟评估区域内空-空和空-地通信过 程，即信号的发送、传播和接收过程，结合评估区域场景环境配置参数以及飞机节点状态和 地面节点状态得到评估区域内的动态1090MHz信号环境，最后根据统计的接收并解码的成 功率以及对仿真的1090MHz信号环境的统计得到1090MHz信号环境的评估参数。 本专利技术的有益效果是，能建立更为贴合实际航空监视频率1090MHz信号环境评估 的仿真环境进行环境评估，既适用于评估当前空域背景下的信号环境，也可通过调整参数 适应未来空本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于1090MHz信号环境评估的计算机仿真系统，其特征在于，包括评估区域场景环境配置模块、评估区域1090MHz信号环境仿真模块、评估参数计算模块；评估区域场景环境配置模块包含飞机节点飞行动态仿真模型、飞机节点参数配置模块和地面节点参数配置模块；所述飞行动态仿真模型，用于接收输入的飞机位置坐标、速度和飞行航迹，区域范围、机场坐标位置、降落点坐标、离场点坐标、进出场航路、飞行高度、速度、飞机进场率和飞机离场率来模拟各个时刻区域内所有飞机的位置、高度和飞行航路并输出至1090MHz信号环境仿真模块；所述飞机节点参数配置模块，用于接收输入的1030MHz发射参数、1030MHz接收参数、1090MHz发射参数和1090MHz接收参数并输出至1090MHz信号环境仿真模块；所述地面节点参数配置模块，用于接收输入的地面节点1090MHz接收参数、1030MHz发射模块参数、地面节点三维位置坐标、天线主瓣宽度和天线扫描周期并输出至1090MHz信号环境仿真模块；评估区域1090MHz信号环境仿真模块包含接收信号功率模型、飞机节点功能实现模块、地面节点功能实现模块和1090MHz信号环境仿真模块；所述接收信号功率模型，用于计算自由空间传播衰减条件下飞机节点和地面节点接收机接收的期望信号功率、干扰信号功率以及信号与干扰加噪声比来判断信号接收解码是否成功，并将判断结果输出至评估参数计算模块；所述飞机节点功能实现模块，用于通过广播广播式自动相关监视ADS‑B消息、对地面二次监视雷达SSR进行应答和空中交通预警和防撞系统TCAS进行询问来更新飞机节点状态，并输出当前飞机节点状态至1090MHz信号环境仿真模块；所述地面节点功能实现模块，用于通过接收ADS‑B广播消息、接收SSR应答和对飞机节点进行SSR询问来更新地面节点状态，并输出当前地面节点状态至1090MHz信号环境仿真模块；所述1090MHz信号环境仿真模块，用于通过输入的评估区域场景环境配置模块参数、飞机节点状态以及地面节点状态来仿真1090MHz信号环境中飞机节点与地面节点之间的通信过程；评估参数计算模块，用于通过统计信号接收解码率得到监视设备的性能指标，通过观测仿真1090MHz信号环境中飞机节点与地面节点之间的通信过程得到空中交通管理/通讯A/C模式信号FRUIT干扰率、监视S模式信号FRUIT干扰率、A/C模式信号GARBLE干扰率、S模式信号FRUIT干扰率、和信号连续丢失最长时间。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王洪，孙清清，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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