Kvalitet i luftbibldet og ADS-B - Forsvarets forskningsinstitutt

4 YtelsesparametereDet er utvilsomt beregning av en sensors konstanteog tilfeldige feil som gir de strengestenøyaktighetskravene til referansedata. I dettekapittelet vurderes hvor godt feilparameterenefor en radar kan beregnes ved å benytte dagensADS-B dekning som referansesystem. Det gisførst en introduksjon til feilmodell for radar,og deretter oppsummeres den numeriske analysensom er utført for å anslå brukbarheten tilADS-B data.4.1 Feilmodell for radarSystematiske feil betegnes ofte bias og er avvikfor et sensorsystem som opptrer likt i hvermåling. For et radarsystem har en bias i tid,range, asimut og elevasjon.For systemer som er synkronisert opp mot enabsolutt tid slik som UTC forventes en konstanttidsforskjell δ t mellom målt tid og sanntid. I tilfeller hvor systemet ikke er synkronisertopp mot en absolutt tidsreferanse, men haren frittstående klokke, forventes også et proporsjonaltavvik κ t . Dette skyldes at klokker idagens systemer er realisert med en frekvensoscillatorsom vil ha varierende frekvens avhengigav driftstemperatur.En radar måler avstanden ved å se på tidenfra den utsendte radarpulsen til mottak av reflektertpuls. Tidsmåling baserer seg på en internfrekvensoscillator. På samme måte somved måling av tid vil da et avvik mellom forventetfrekvens på oscillatoren og virkelig frekvensgi utslag i et avvik fra sann avstand r ssom korrigeres proporsjonalt κ r med den målteavstanden r m . I tillegg kan der være en konstantfeil δ r i forhold til når frekvenstellerenstarter og stopper i forhold til når radarpulsenvirkelig ble sendt og mottatt.Mellom målt asimut a m og sann asimut a s forventesen konstant feil δ a forårsaket av et avviki antatt nord og sann nord. Mellom målt elevasjone m og sann elevasjon e s forventes en systematiskefeil δ e forårsaket av et avvik mellomantatt horisontalplan og virkelig horisontalplan.Dette gir følgende veletablerte feilmodell foren radar [9, 6].t s = κ t t m + δ t + ɛ t (4.1)r s = κ r r m + δ r + ɛ r (4.2)a s = a m + δ a + ɛ a (4.3)e s = e m + δ e + ɛ e (4.4)I tillegg til systematiske feil vil enhver målingvære befengt med tilfeldige feil ɛ. Som oftestantas det at tilfeldige feil følger en normalfordelingog har middelverdi lik 0 og standardavvikσ.For mange radarapplikasjoner er det en absoluttposisjon av radarens observasjoner som kreves.Dette medfører at radarmålingen(t m , r m , a m , e m ) må transformeres til et annetfelles koordinatsystem, som regel et geodetisksystem slik som WGS84. En slik transformasjonkrever også radarens egen posisjon idette koordinatsystemet. Avvik i radarens målteposisjon i forhold til sann posisjon vil derforgi opphav til systematiske feil i posisjonsangivelsentil observasjonene.4.2 Potensialet for feilestimeringFor å anslå hvor godt dagens ADS-B trafikkkan benyttes til å estimere de ulike ytelsesparameternei radarens feilmodell er det benytteten syntetisering av de reelle ADS-B dataenefor en dag. Syntetiseringen innebærer å glatteADS-B posisjonene fra flyene og benytte dissesom den sanne posisjonen. Deretter etableresmålte ADS-B posisjoner og radarposisjoner vedå legge til kjente systematiske og tilfeldige feilslik som vist i figur 4.1.16 FFI-rapport 2011/01500