Record Details

LAW DISTRIBUTION APPROXIMATION ON EIGENSTATE ERRORS OF ADS-B BASED ON CUMULANT ANALYSIS OF ADS-B-RAD SYSTEM DATA DISPARITY

Civil Aviation High TECHNOLOGIES

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title LAW DISTRIBUTION APPROXIMATION ON EIGENSTATE ERRORS OF ADS-B BASED ON CUMULANT ANALYSIS OF ADS-B-RAD SYSTEM DATA DISPARITY
АППРОКСИМАЦИЯ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ ОШИБОК АЗН-В НА ОСНОВЕ КУМУЛЯНТНОГО АНАЛИЗА НЕВЯЗОК ДАННЫХ СИСТЕМЫ АЗН-В-ВОРЛ
 
Creator Валерий Кузнецов Леонидович; Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Андрей Тараканов Александрович; филиал «НИИ Аэронавигации» ФГУП ГосНИИ ГА
 
Subject распределения ошибок измерений; характеристические функции; кумулянтные разло- жения; АЗН-В; measurement errors distribution; characteristic functions; cumulant decompositions; ADS-B
 
Description The article deals with a new approximation method for enhanced accuracy measurement system errors distribu- tion. The method is based upon the mistie analysis of this system and a more robust design data. The method is considered on the example of comparison of Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) with ground radar warning sys- tem used at present. The peculiarity of the considered problem is that the target parameter (aircraft swerve) value may dras- tically change in the scale of both measurement systems errors during observation. That is why it is impossible to determine the position of the aircraft by repeatedly observing it with ground radar warning system. It is only possible to compare the systems’ one-shot measurements, which are called errors here. The article considers that the distribution of robust meas- urement system errors probability density (the system that has been continuously in operation) is known, the histogram of errors is given and it is needed to obtain an asymptotic estimate of errors occurrence distribution for a new improved meas- urement system.This approach is based on cumulant analysis of measurement systems error distribution functions. The approach allows us to carry out the reduction of corresponding infinite series properly. The author shows that due to measurement systems independency, their errors distribution cumulants are connected by a simple ratio, which allow to calculate the val- ues easily. To reconstruct distribution initial form one should use Edgeworth’s asymptotic series, where a normal distribu- tion derivative is used as a basis function. The latter is proportional to Hermitian polynomial, thus the series can be consid- ered as an orthogonal decomposition.The author reveals the results of coordinate error component distribution calculation; the error is measured when the normal line lies towards aircraft path, using error statistics experimental information obtained in ”RI of Aeronaviga- tion” Branch of FSUE SRI of Civil Aviation.
В работе предлагается новый метод аппроксимации распределения ошибок измерительной системы повы- шенной точности на основе анализа невязок ее данных с данными более грубой системы. Метод рассматривается на примере сопоставления автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания (АЗН-В) и использу- емой в настоящее время радиолокационной системы наблюдений за воздушным движением. Особенность рас- сматриваемой задачи заключается в том, что значение измеряемого параметра - отклонения воздушного судна от плановой траектории полета, может в масштабе ошибок обеих измерительных систем существенно меняться на периоде измерений. Поэтому уточнение положения воздушного судна за счет многократного измерения его поло- жения с помощью радиолокационной системы невозможно. Доступным оказывается лишь сравнение данных од- номоментных измерений двух систем, которые мы будем называть невязками. В работе полагается, что распреде- ление плотности вероятности ошибок грубой измерительной системы (долгое время эксплуатировавшейся) извест- но, задана гистограмма невязок и требуется получить асимптотическую оценку для распределения вероятности ошибок новой, более точной измерительной системы.В основу предлагаемого подхода положен кумулянтный анализ функций распределения ошибок измери- тельных систем, позволяющий корректно провести процедуру усечения соответствующих бесконечных рядов. Показано, что вследствие независимости измерительных систем кумулянты распределений их ошибок связаны простым соотношением, что позволяет просто вычислить искомые величины. Для восстановления вида искомого распределения предлагается воспользоваться асимптотическим рядом Эджворта, где в качестве k-й базисной функции используется k-я производная нормального распределения. Последняя пропорциональна полиному Эрми- та, в силу чего этот ряд можно рассматривать как ортогональное разложение.В работе приводятся результаты расчетов распределения составляющей координатной ошибки, измеряе- мой по направлению нормали к траектории движения воздушного судна, с использованием экспериментальных данных по статистике невязок, полученных в филиале «НИИ Аэронавигации» ФГУП ГосНИИ ГА.
 
Publisher Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)
 
Date 2017-05-03
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1054
 
Source Civil Aviation High TECHNOLOGIES; Том 20, № 2 (2017); 27-36
Научный вестник МГТУ ГА; Том 20, № 2 (2017); 27-36
2542-0119
2079-0619
 
Language rus
 
Relation http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1054/933
Csáki Róbert, Labun Ján. The Position of Automatic Dependent Surveilance Aircraft - ADS-B, Acta Avionica. 2013, vol. XV, no. 27, pp. 1-6
Yang Haomiao, Huang Rongshun, Wang Xiaofen, Deng Jiang, Chen Ruidong. EBAA: An efficient broadcast authentication scheme for ADS-B communication based on IBS-MR. Chinese Journal of Aeronautics, 2014, vol. 17, no. 3, pp. 688-696
Taehwan Cho, Inseong Song, Eunmee Jang, Wanoh Yoon, Sangbang Choi. The Im- provement of Aircraft Position Information with the Unscented Kalman Filter. International Journal of Database Theory and Application, vol. 5, no. 2, june, 2012, pp. 75-81
Agarwal Vivek, Thakare Saket, Jaiswal Akshay. Instant aircraft recovery during disaster using ADS-B technology. International Jornal of Scientific & Engineering Research, vol. 6, Issue 8, august, 2015, pp. 1769-1772
Кузнецов В.Л., Горяченкова Е.C. Об оценках статистики ошибок пилотирования и вероятности сбоя спутниковой навигационной системы // Научный Вестник МГТУ ГА. 2014. № 207. С. 138-143
Cтратонович Р.Л. Избранные вопросы теории флуктуаций в радиотехнике. М.: Советское радио, 1961. 560 с
Малахов А.Н. Кумулянтный анализ случайных негауссовых процессов и их преобразований. М.: Советское радио, 1978. 376 с
Кендал М.Дж., Cтьюарт А. Теория распределений. М.: Наука, 1966. 588 с
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).