空管自動化系統中ADS—B技術的實踐

蔣歡

摘 要： ADS-B技術是當前空中交通管制中的一項主要技術，以自動相關監視技術為基礎發展而來，在提升飛機相互監視能力、加強場面活動監視、實現飛行信息共享等方面具有顯著優勢，已經在空管自動化系統中得到了廣泛應用。文章簡要介紹了空管自動化與ADS-B技術，對ADS-B技術的實踐應用進行了詳細探究，具有啟示和借鑒作用。

關鍵詞： 空管自動化系統；ADS-B技術；實踐應用；雷達數據；融合

近些年我國民航事業發展迅速，飛機數量和起降架次都有所增加，2016年全年飛行起降架次高達840萬架次，民航在方便人們出現方面發揮著越來越重要的作用。但是飛機數量及起降架次的增多，使得民航交通擁堵現象也日益突出，對空中管制提出了更高的要求。而傳統監視手段存在一定的技術局限性，尤其是在地形復雜和海拔較高地區，難以實現較為理想的監視效果，而ADS-B技術可以有效改善民航空中管制現狀，具有較高的應用價值。

1.空管自動化及ADS-B技術介紹

要想實現ADS-B技術在空管自動化系統中的有效應用，應先提高對兩者的基礎認識。

1.1空管自動化系統介紹

空管自動化系統是地面指揮中心進行飛機航行管理和的調度的關鍵系統，能夠利用雷達對飛機航行情況進行監視獲取各項數據，包括飛行態勢、飛行沖突、異常警告等，并通過對飛行計劃進行處理，以動態電報形式將其傳輸給管制員，以此作為管理和調度決定的可靠依據，同時還可以提供必要管理手段，為飛機安全航行提供基礎保障。在技術的發展和推動下，空管自動化系統也在不斷更新升級，當前所用監視手段主要為雷達聯網技術、多點定位給技術及ADS-B技術等，所以，加大對ADS-B技術實踐應用的研究力度，對于空管自動化系統性能改善是非常重要且必要的。

1.2ADS-B技術介紹

ADS-B技術中文全稱為廣播式自動相關監視技術，能夠在脫離人工控制前提下，借助機載裝置獲取其他航行飛機及地面飛機的各項參數，包括速度、高度、位置、航向等，進而實現對飛機狀態的有效監視，為空管員提供所需信息。ADS-B系統由信息源、信息傳輸通道、信息處理和顯示三部分組成，系統運行時，可借助全球衛星導航系統、機載傳感器等航空電子設備獲取飛機的各項基本數據，包括四維位置信息、附加信息、識別信息、類別信息等。然后再采用網狀和多點對應方式，通過動態電報對各項數據進行雙向傳遞，形成空空和地空通信通道[1]。最后再對各項數據進行處理，以偽雷達畫面形式顯示出來，供管制員使用和操作，完成空中交通管制任務。

2.空管自動化系統中ADS-B技術的實踐應用

為更好地分析ADS-B技術在空管自動化系統中的時間應用，此次研究以INDRA自動化系統為例，對系統主要模塊的工作過程進行了探究，具體包括信號接入模塊、多雷達數據融合模塊、飛行計劃處理模塊和動態顯示處理模塊。

2.1信號接入模塊

INDRA系統信號接入模塊主要功能為接收并預處理監視數據，在前端處理裝置（SFE）處完成，包括外部接口設備和監視數據比選單元兩部分。ADS-B系統采集到的監視數據，通過外部接口設備所配置的主備雙通道傳輸至監視數據比選單元。外部接口設備由分路器、復用器、交換機等裝置組成，對于串口傳輸和網口傳輸的數據，最多可分別同時支持32路和72路。數據傳輸格式為ASTERIX Cat021/023，可選用HDLC、X.25、IP組播三種協議傳輸[2]。雙通道模式可以避免主通道異常造成數據無法傳輸問題，同時也可以在兩條通道中自由切換，當兩條通道均能夠正常使用時，則系統會根據各項指標對比數據傳輸質量，如果主通道數據傳輸質量較低，則會通過備用通道進行數據傳輸，用戶自身也可以采取手動方式切換通道。并且，監視數據比選單元還具備時間戳處理功能。

2.2多雷達數據融合模塊

監視數據處理服務器是多雷達數據融合模塊的核心設備，主要功能為對空中交通態勢進行快速、精準、連續處理，包括監視數據的采集和處理、飛行計劃擬定、多雷達數據處理、ADS數據跟蹤等，并將處理結果傳輸至監視數據顯示單元和安全警告服務器。數據的識別分四步完成，分為目標報告接受、目標數據過濾、數據傳輸格式轉換、子功能分配。以多雷達航跡跟蹤器為例，為方便坐標的轉換與統一，并過濾目標數據，主要對點跡或報告進行處理，其他類型數據的處理則在此之前完成。如果需要時刻了解飛機的水平位置，則多雷達航跡跟蹤器會先運用交互式多模型過濾數據，完成點跡或報告的處理，更新與航跡之間的關聯，得到水平方向上各項數據，包括速度、位置等。而對于高度和垂直速度等垂直方向上的數據，會借助卡爾曼濾波和垂直機動決策算法運算得到。利用多個監視源掌握飛機的飛行動態，可以利用采集到的數據，對多雷達航跡進行計算和預測，保證了結果的精準性。當多個ADS-B地面站同時監視一架飛機時，所得數據仍然可以作為單一數據進行融合，由此可見，空管自動化系統的數據處理，不會因ADS-B系統的不同而受到影響。利用多雷達航跡跟蹤器，可以通過多種監視對飛機航跡進行跟蹤，進而完成航跡的初始化、維持、更新以及取消等各項操作指令。此次研究所用INDRA系統，是按照4s的固定頻率更新航跡的，其變化是連續的，且呈明顯周期性特點。對于同一航班的系統航跡來講，當變化周期不少于兩個，且航班號、位置及監視源等關鍵參數均滿足要求時，可合并為一個單系統航跡。當前監視數據處理服務器的研究方向，主要為廣播式空中交通信息服務，以及滿足GPS需求的警告信息的處理和顯示，與飛機導航的精準性存在密切聯系[3]。

2.3飛行計劃處理模塊

飛行計劃處理模塊主要由飛行計劃處理器組成，報文生成及計劃擬定都是在該模塊完成，具備自動識別與數據采集、航班識別、飛行計劃與系統航跡的相關、飛行計劃相關操作等功能。對于飛行計劃與系統航跡的相關功能來講，需要考慮的到的因素包括航班號、航班24位地址碼、二次代碼、地理位置等，如果當前和之前的二次代碼與地理位置相關時，則會更新飛行計劃，同時會以航班標牌形式現實出來，另外也可以采用手動輸入方式進行相關。如果兩個系統航跡有著一致的二次代碼時，進行相關時還需要進行一致性檢驗，4D軌跡和系統航跡相同時完成相關，否則需要采取手動方式。

2.4動態顯示處理模塊

動態顯示處理模塊，主要是借助空中交通態勢顯示器，更加直觀的將ADS-B系統各項數據呈現給管制員，提供人機交互界面，同時還可以提供決策輔助，減輕管制員的工作負擔。Giant模塊所顯示的數據主要包括ADS能力和連接建立指示符、導航完整性控制指示符、CPDLC能力和連接建立指示符、下兩個航路點等，并在對應的目標航班標標牌上顯示出來。而對于帶有ADS-B信息的航跡，管制員能夠選擇使其與一個ADS-B位置報告關聯。

3.總結

ADS-B技術已經成為了空管自動化系統中的一項關鍵技術，并且基于多雷達與ADS-B數據融合需求，該項技術將會發揮著越來越重要的作用，可以解決地形復雜和海拔較高地區民航監視技術難題。結合INDRA自動化系統對ADS-B技術的具體應用進行探討，可以提供借鑒和指導，有利于其應用優勢的有效發揮，顯著提升了空管水平，對于促進我國民航事業發展意義重大。

參考文獻

[1]陳巍.ADS-B技術在空管自動化系統中的應用[J].工程技術：文摘版，2016，（8）：251-251.

[2]余闐.淺析烏魯木齊空管中心ADS-B接入自動化系統優化與研究[J].科技創新與應用，2017，（31）：193-194.

[3]黃丹珺.ADS-B技術在INDRA空管自動化系統中的設計與應用[J].中國高新技術企業，2017，（1）：41-43.