信息融合技術在空中交通管制中的應用探微

楊倖

摘 要：隨著時代的不斷發展，人們對飛機不再陌生，但是飛機在空中飛行過程中并不是暢通無阻的，一只小鳥，一陣氣流都會在一定程度內給飛機飛行帶來危險，所以，為了飛機的飛行安全，空中交通管制成為航空部門關注的重點，本文從空中交通管制入手，對其進行了簡單的講解，說明空中交通管制存在的意義，然后對多雷達數據處理系統進行了講解，將多雷達數據處理系統與單一雷達數據管理進行了比較，在最后講述了多雷達數據的配送，對其產生的誤差的消除方法進行了簡單的講解。

關鍵詞：信息融合技術；空中交通管制；飛行安全

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A

飛機，在給人們的出行帶來便利的同時，也帶來了一定的危險。在飛機飛行中，如果不能進行正確的航跡策劃和指揮，很容易造成飛機飛行過程中不受控，給人們的出行帶來一定的危險，飛機不僅對駕駛員的要求比較高，對于進行交通管制的工作人員的要求更高，他們承擔著飛機上所有人的生命安全，必須進行更加細致的判斷，使飛機的飛行更加安全。

一、空中交通管制

空中交通管制是指利用一些現代的手段維持空中的秩序，保證飛機的飛行安全。目前在我國民航技術中，交通管制已經得到全面普及，但是在目前的中國，空中交通管制還存在著很多的限制性：首先，管制語音通話不能夠直接被識別，對于管制員的工作內容不能形成強有力的監督，對其指揮中的錯誤不能進行判斷與及時阻止。而且對于高層飛行中出現的因為氣流導致的顛簸與沖突不能進行及時的控制。

其實質是對飛機飛行過程中的各項數據信息可以實現精確的傳輸與加工，并且給出完善的方針，在其發展中需要對其進行不斷的改良，提高其安全性。在目前對于其安全性的完善主要有兩種方案：

第一，對該系統中的各單元分別進行升級。這種方案具有極大的局限性，需要投放大量的資金，改善周期也比較長，而且還不能對其通信形成有力的監管。

第二，將數字化集成技術融入該系統的實現中，首先，需要完成其信息的集成化，使用計算機以及數據庫的實現，將該系統中所需要的信息進行匯總整理和處理，高度實現信息的共享，同時對于信息管理中心出現的意外狀況及時上報，及時處理；然后，在信息集成的基礎上，實現系統的集成，將各個管理系統進行聯系，提升管理高度，同時在一定意義上使其得到更高的經濟收益。對于該方案的實現，目前還有兩個問題，一個是信息的形態不止一種，另一個是對不同結構的數據進行集成會有一定的難度。

二、多雷達數據處理系統

多雷達數據處理系統是指使用多臺雷達對同一個空間的空中的數據進行測量，同時對其進行不斷地融合與處理，使其可以構成完整的系統以便得到準確率更高的目標狀態信息。同時使用該系統進行信息的整理可以實現多種數據的多種處理，使其可以獲得更加準確及時的信息處理。

如果只使用一部雷達進行檢測，如果該雷達出現問題將跟蹤目標遺失或者其精度出現問題，則很有可能會出現這種問題，影響管理人員的判斷。如果實現多雷達數據處理，及時在追蹤過程中一部雷達出現問題，也會有其他雷達及時將準確的信息進行反饋，極大地增強了信息傳遞的準確性。所以在信息處理的過程中，需要使用到盡量多的雷達傳輸的數據進行信息的分析，將其進行一系列的整理之后將其上報至空中管制工作人員以及報警系統進行接下來的分析，判斷其接下來應該進行的方案。

將多套數據進行整理的過程可以劃分為幾個等級：

第一等是實現目標數據處理的根本需要，由多臺雷達得到的位置和飛機特性等信息對目標的數據庫、飛行軌跡以及其原始的信息進行確定。

第二等是對飛機的位置信息進行判斷整理，由系統對監測目標的數據，目標與目標之間存在的關系和對其模型的對比確定信息。

第三等是對目標的空間態勢進行全面分析，幫助其完成整體的方案確定，使其方案的確定同時考慮到飛機飛行過程中的整體環境。

在實現第一等處理的時候需要使用目標幾何位置相互融合的多方位算法，對于多雷達檢測得到的數據信息進行同時的整理分析，實現該信息與數據庫中的目標的高度相關性，接著對于數據庫中的目標實現其狀態的估測，從而使其得到相對來說最準確的數據處理。

對于空中交通管制中多種數據融合整理的實現，目前還沒有找到一種既可以保證其精度又可以保證其簡潔性的算法，但是在現在航線的設定中，一般情況下都是采用直線飛行的軌跡，進行的轉彎等一系列緊急制動都屬于對于飛機航行的阻礙，存在著一定的不確定性，在行為發生之前，沒有辦法進行準確的評估，所以只能在其發生之后使用自適應濾波對其進行補償。

加權融合算法是目前航空中最普遍使用的算法，可在一定意義上實現更加精準的位置判斷，理想狀態中，使用該算法的過程中需要使用所有數據在某一時間點的目標狀態進行估算，同時需要將各種矩陣變為加權因子進行計算。

使用多雷達數據融合系統可以實現多種傳感器的有效融合，更加多方位的獲取信息和處理信息，同時也可以實現多種數據的有效融合以及多方傳輸。

在目前的空中交通管制中，最常使用的系統為分布式處理系統，一方面是因為其靈活性以及生命力頑強等特性滿足交通管制應用方面的需求；另一方面是因為其具有很高的安全性以及開放性。

三、多雷達數據的配送

在使用分布式多雷達數據處理系統的過程中，需要將多個雷達的本地航跡融合轉化為中心處理器的交通軌跡，就必須要把每一條雷達采用時空轉換的方式使其映射到中心處理器，該過程就是空中交通管制的多雷達數據的配送。

在該系統的使用過程中，各雷達之間存在著一定的性能差異，會在一定意義上造成中心處理器分析產生錯誤判斷，該種錯誤判斷就是多雷達數據的配送誤差。造成這種誤差主要是由于各雷達制造廠家沒有一個統一的標準，例如：

同一個區域間的雷達網絡中各個站點其探測數據的性能缺乏標準；還有各個雷達對于航空軌跡的測量沒有一個標準的精度；除此之外，對于測量目標不能夠準確測量其距地面的距離，在數據的轉換中造成誤差；第四，在進行坐標位置的轉換過程中，轉換的公式的精度不能滿足最后數據匯總整理的需求。

結語

在21 世紀的今天，地面交通已經很難滿足人們的出行需求，飛機以其便捷性與安全性成為越來越多的人遠途出行的首要選擇，在目前的科技中，信息融合已經成為空中管理勢在必行的方向，但是在空中管理，由于不同的雷達都具有各自的跟蹤標準，對于數據的采集都會產生一定量的偏差，這種誤差屬于系統誤差，對于該種誤差，需要從各個雷達站點的數據中分析出其與中心系統的誤差，對自身的航空軌跡進行一定的數據補償，才能將其在一定意義上徹底消除。

參考文獻

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