1.一种航班ADS-B数据模拟方法,其特征在于,所述方法包括:S1,采集全球真实航班数据,根据航班数据,计算飞机的飞行轨迹、飞行速度和飞行高度;S2,更新仿真时间,计算当前仿真时间飞机和卫星的位置,飞机的航向,计算当前仿真时间卫星覆盖范围,统计卫星覆盖范围内的飞机;S3,根据卫星覆盖范围内的飞机信息生成ADS-B报文数据;S4,将卫星覆盖范围内的报文数据发送至该卫星;S5,重复步骤S2-S4直至仿真结束;其中,真实航班数据包括动态航班数据和静态航班数据,动态航班数据为在预设统计时限内发生飞行的飞机的数据,静态航班数据为在预设统计时限内一直处于静止状态的飞机的数据,动态航班数据包括:航班号、起点、起点位置、终点、终点位置、起飞时刻和降落时刻,静态航班数据包括以下信息:ICAO地址、纬度值、经度值和初始航向值;根据动态航班数据获得以下飞机信息:航班号、时刻、飞行状态、飞机位置、航向和航速;根据静态航班数据获得以下飞机信息:飞机位置和初始航向;飞行状态根据起飞时刻、降落时刻和当前时刻确定;飞机位置根据起点位置、终点位置和当前时刻确定;航向通过当前位置和终点位置确定;航速通过起点位置、终点位置、起飞时刻和降落时刻确定;飞行高度在民航合法飞行高度范围内随机确定;对于处在飞行状态的飞机,起点、终点坐标分别为(Lat src ,Lon src )和(Lat dst ,Lon dst ),其在时刻t的位置为(Lat(t),Lon(t)),纬度lat,经度lon,飞机的起飞时刻为T src ,降落时刻为T dst ,计算方法如下:先将起点、终点的经纬度转换成弧度制,以下计算都采用弧度角度计算,两点经纬度差分别为,ΔLon=Lon dst -Lon src ,ΔLat=Lat dst -Lat src ;a=sin 2 (Δlat/2)+cos(Lat src )cos(Lat dst )sin 2 (ΔLon/2)两点间地心角为:笛卡尔单位向量:v 1 =[cos(Lon src )cos(Lat src ) sin(Lon src )cos(Lat src ) sin(Lat src )]v 2 =[cos(Lon dst )cos(Lat dst ) sin(Lon dst )cos(Lat dst ) sin(Lat dst )]求单位正切向量:n 1 =v 1 ×v 2 ,其中×为向量叉乘运算t 1 =n 1 ×v 1 ,其中×为向量叉乘运算将t 1 单位化,可得 则t时刻的飞机所在经纬度Lon(t)和Lat(t)为:Lon(t)=arctan(p 2 (t)/p 1 (t))注意判断反正切函数角度象限:Lat(t)=arcsin(p 3 (t))再将Lon(t)和Lat(t)换算成角度制输出。
2.根据权利要求1所述的航班ADS-B数据模拟方法,其特征在于,确定卫星覆盖飞机范围,包括:通过卫星轨道文件,确定星下点经纬度(L o ,L α )、幅角α、卫星高度h、地球半径R,经纬度及幅角单位为度,高度及半径单位为米;计算中心角给定某飞机位置P点坐标(P o ,Pα,h),计算P点与星下点形成的球心角距离,并转化为角度制:判断θ与β大小关系,当0≤θ≤β,认为P点在该卫星覆盖域内。
3.根据权利要求2所述的航班ADS-B数据模拟方法,其特征在于,ADS-B报文长度为112bit,通用格式如下:其中,DF=17格式用于S模式应答机发射的ADS-B消息,此格式下,CA字段表征了S模式应答机的能力;AA字段为应答机24个比特ICAO地址;ME字段包含ADS-B消息的主体;PI字段为奇偶校验位;DF=18格式用于非S模式应答机发射的ADS-B消息或TIS-B消息,此格式下,CF字段表明ME字段是含有ADS-B消息或者TIS-B消息,当CF=0或1时,此格式传输的是ADS-B消息。
4.根据权利要求3所述的航班ADS-B数据模拟方法,其特征在于,CA字段编码含义如下表所示:
5.根据权利要求3所述的航班ADS-B数据模拟方法,其特征在于,ME字段前5个比特包含TYPE Code子字段,对于TYPE Code子字段某个值,紧接着的3个比特包含相应的SUBTYPECode子字段,TYPE Code子字段与SUBTYPECode子字段共同决定ME字段剩余部分传送的ADS-B或TIS-B消息内容,如下表所示:
6.根据权利要求5所述的航班ADS-B数据模拟方法,其特征在于,空中位置信息ME字段的含义如下:其中,类型TYPE Code子字段编码对应值为9~18;监视状态子字段编码含义如下:单天线子字段用于表明ADS-B发射子系统是否运行时采用了单个天线,单天线子字段编码值为0,表示双天线通道运行,单天线子字段编码值为1,表示仅单天线通道运行;高度子字段表示ADS-B发射子系统的高度,高度子字段对高度数据进行编码,如下表:比特位16被指定为Q比特,Q=0时,增量为100英尺,高度组合顺序为D2D4 A1A2A4B1B2B4 C1C2C4,D2~B4为格雷码编码,最小递增单位500英尺,C组码为5周期循环码,递增单位为100英尺,以-1200英尺为起点;Q=1时,增量为25英尺,组合顺序为C1A1 C2A2 C4A4B1B2 D2 B4D4,C1~D4为格雷码编码,递增单位为25英尺;时间子字段表示位置数据中适用时间是否与准确的0.2秒UTC时间点同步;CPR格式子字段用于指出紧凑式位置报告格式类型对经度与纬度数据进行编码,格式类型包括“偶”或“奇”。
7.根据权利要求5所述的航班ADS-B数据模拟方法,其特征在于,地表位置信息ME字段的含义如下:其中,类型TYPE Code子字段编码对应值为5~8;运行子字段编码的含义如下,并取运行编码=0:航向/地面航迹状态子字段的编码含义如下:航向/地面航迹子字段用于报告航向,或者自北开始顺时针方向ADS-B发射子系统的运动,航向/地面航迹子字段的编码含义如下:
8.根据权利要求5所述的航班ADS-B数据模拟方法,其特征在于,空中速度信息ME字段的含义如下:其中,类型TYPE Code子字段编码对应值为19;子类型子字段编码值为1;意图不变标志子字段、IFR能力标志子字段、导航不确定度子字段编码值均为0;东/西向标志位子字段表示速度在东/西向的速度矢量,编码值为0时表示东向,编码值为1时表示西向;东/西速度子字段中编码值的含义如下:北/南向标志位子字段表示速度在北/南向的速度矢量,编码值为0时表示北向,编码值为1时表示南向;北/南速度子字段中编码值的含义如下: