ADS-B與空管監視雷達的融合處理方式綜述

張文菁

摘? 要：雷達系統在空管監視工作中發揮著重要作用，但也存在一定不足，實現ADS-B與空管監視雷達的充分有效融合，將能夠良好適應飛行流量不斷增加的現狀，提升空域安全管理水平。文章主要是從ADS-B基本情況分析入手，重點介紹了ADS-B在空管監視中的優勢，闡明了其和空管監視雷達融合的可行性，并提出了一些科學合理的融合處理方式，為切實有效推進空管監視工作的順利有效開展提供了一定的參考和借鑒。

關鍵詞：ADS-B;雷達;空管監視;融合處理

中圖分類號：TN957.52 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）05-0113-02

1 概述

民航空管系統廣泛使用雷達監視航空器，但雷達存在著一定的應用盲區，無法安裝在一些特定地區。為了更好強化監視管理空域的整體效果，持續改善航空器的協同避撞性能，現階段國內民航系統內部已經全面啟動ADS-B建設工程。同時現階段飛行流量持續增加，對于空中交通管制的監視技術也提出了較高的要求。ADS-B能夠良好覆蓋雷達的盲區，科學有效融合ADS-B和雷達，將能夠更好的提升空域監視管理的整體水平，保障空域安全。

2 ADS-B在空管監視中的優勢

2.1 ADS-B基本情況

ADS-B，廣播式自動相關監視，從字面上來看，表明其不需要人工操作和地面詢問，機載設備全面提供各項信息，為目標位置和用戶提供監視設備，并且數據傳輸方式是以廣播形式傳遞所有使用合適裝備的用戶。ADS-B工作原理，機載設備使用數據鏈系統，向地面站、同一區域內其他飛機傳輸信息，即飛機的四維位置信息及其他識別信息，通過廣播的方式，促進管制員能實時監控飛機的狀態?，F階段ADS-B的使用，主要是包含UAT、1090ES以及VDL-4這三種傳輸鏈路格式。（1）UAT是為了服務于ADS-B而專門設計的，采用簡單的系統結構，擁有著較強的穩定性，在單一寬帶信道中運行，傳送率為1Mbps。（2）1090ES。這種傳輸鏈路在當前國內應用程度較高，其傳輸率同樣為1Mbps，下行頻率為1090MHz，脈沖編碼是具體信息格式，傳送報文過程中使用Asterix Cat021格式。（3）VDL-4。該這一鏈路形式主要使用VHF頻段，傳輸速率為19.2kbps。

2.2 ADS-B的應用優勢

ADS-B充分融合了多種現代信息技術，如通信技術、定位導航技術、地面設備技術以及民用航空機載設備技術等，其在良好提升設備運行效用，全方位覆蓋航空監視范圍，增強飛行員、管制員風險洞察能力，以及提升整體航空交通安全水平方面發揮著重要作用。通過ADS-B能夠實現信息共享，使得飛行員能夠及時感知到周圍的飛行環境，保障了飛行安全。與傳統形式的空管雷達相比，ADS-B也擁有著十分明顯的優勢：（1）ADS-B地面站能夠適用于多種環境，不受地形限制，成本低且方便維護和部署。（2）ADS-B擁有著較高的定位精度，在強化和提升航空器之間協同能力方面發揮積極作用，相應的其促進飛行間隔有效減小，從而增加了空域容量，這在良好應對日益增加的空中流量方面具有積極意義。（3）ADS-B可以給地面管制人員和飛行員提供更多的目標信息，實現一體化監視，也就是保障空中與地面、空中與空中以及地面與地面之間的充分監視效果。雷達自身特征決定了其無法在所有地形環境中進行安裝，通過使用ADS-B將能夠良好應對這種情況，推進空中管制工作的全面有效實施。

3 ADS-B與空管監視雷達的融合處理方法

實現ADS-B和空管監視雷達之間的融合，一方面是優選法，管制終端只顯示出雷達或者ADS-B的蹤跡，并使用不同符號加以區分，簡單明了，但是無法充分實現兩者的結合，在ADS-B和雷達覆蓋區域方面的系統航跡告警功能得不到實現;另一方面使用融合法，其相較于優選法，應用效果更為明顯，本文主要研究融合法。

3.1 構建ADS-B和雷達數據融合模型

實現ADS-B和空管監視雷達的良好融合，需要構建專門性的數據融合系統，其中需要擁有著校準、相關、識別以及估計等功能，識別和估計環節中是實現實際融合的主要環節，而校準和相關則是主要服務于識別和估計的。以多個雷達為基礎，和ADS-B保持著深入融合，構建起相應的融合模型，在充分保障空域監管效果方面起到良好作用。某民航企業采用三雷達數據融合系統，作為空管監視的主要形式，這三個雷達共同監視著某個擁有著不同目標的區域，并將所有的信息加以整合，開展數據校準工作，并實現數據相關，在此基礎上將其納入到狀態估計和目標識別環節中，最終開展行為估計工作，得到最終的狀態分析。

3.2 ADS-B和空管監視雷達數據融合的方式

3.2.1 分布式融合雷達系統應用情況

常見的數據融合系統中主要是使用了混合式、集中式以及分布式這三種類型，分布式融合方式更為適應ADS-B和雷達融合的情況，因而本文就其進行重點探討。分布式融合系統運行中，是以現有多雷達空管監視系統作為基礎和前提，將ADS-B作為新的信息來源進行整合，這樣將能夠推進后續融合環節的良好進行。具體使用ADS-B和雷達分布式融合系統的過程中，首先，需要將各個雷達、ADS-B所得到的數據進行全面校驗，將一些錯誤數據加以及時剔除，形成航跡數據，得到目標狀態估計結果。其次，凡是傳輸到ADS-B和多雷達融合系統中的本地航跡，都需要開展全面細致的時空對準和坐標變換工作，從而減少信息不夠準確的情況出現。再者，需要重點關聯和融合已經得到的各項系統航跡信息，這樣將能夠良好融合ADS-B和雷達監視[1]。

3.2.2 前端雷達數據處理方式

民航空管中心所傳入的各項信息，包含各個雷達數據和ADS-B數據，在格式方面存在著較大差異，還有受到傳統因素影響導致數據錯誤的情況，需要針對各項數據的格式進行細致分析，按照格式處理規則開展統一性的數據校驗工作，在剔除錯誤數據之后，處理好各項正確數據。

3.2.3 單個雷達和ADS-B數據融合處理方式

使用單雷達和ADS-B開展數據融合處理工作，首先保證信息數據格式識別正確無誤;其次，需要根據數據格式的情況，解釋各項接收數據，并對其進行充分有效的轉換，使其按照統一的數據格式加以展示，融合數據系統內部中使用大地經緯度坐標系，對于數據信息轉換和整理工作提出了較高要求，除了轉換格式之外，還需要變換坐標[2]。

3.2.4 多雷達和ADS-B數據融合處理方式

在多雷達的前提下，實現空管雷達監視和ADS-B的良好數據融合，第一，需要注意到各部雷達運行過程中，都存在著較大的不同，如時間參考點、空間、參考坐標系等，這些內容都不夠統一，這就導致雷達都是從本雷達實際處于的地理位置入手，將其作為參考點，針對飛行器運動參數進行探測[3]。

第二，單雷達和ADS-B航跡，傳輸到后端開展處理工作，同樣需要做好一系列的預處理工作，主要是校準各項數據和信息，實現格式的統一，如校正正北方位、對準時間軸、變換坐標等，使得各項數據都處于統一的時空參考坐標系統中，將各項數據融合過程中存在著的誤差控制在最小限度內[4]。

第三，在單雷達數據處理的基礎上，多雷達和ADS-B數據融合系統已經可以轉化為統一格式，這些通過雷達探測的數據，想要構建融合系統結構模型，需要發揮分布式多傳感器的作用[5]。開展航跡處理、跟蹤處理工作，需要判斷各個雷達的航跡是否是探測同一個目標而得到的，同時還需要將一些不同站點報告的目標進行有效合并，當然這些站點目標包含的類型有限：（1）目標位置存在相關性;（2）二次代碼或者24bit地址碼之間有相關性，且其中存在著唯一且同等的二次代碼;（3）目標高度存在著相關性;（4）目標速度存在著一定的相關性。切實有效推進雷達數據和ADS-B數據實現合并，其合并原則較為類似，區別表現在ADS-B中的24bit地址碼相關性更強[6]。

第四，數據融合系統同時使用ADS-B、雷達信息，所提供的系統航跡有最小位置誤差。產生系統航跡之后，系統MST（多傳感器數據融合模塊）良好關聯飛行計劃和系統航跡。如果航跡中存在著二次代碼，其和飛行計劃之間的關聯性，使得航跡標牌顯示為擁有飛行計劃的航班號[7]。

4 結束語

當前中國民航局已經全面啟動了ADS-B建設工程，將其作為空中交通管制監視工作的重要方式。ADS-B良好適應了當前空中飛行流量持續增加的現實情況，并且能夠彌補雷達在空管監視中的一些不足，以較高的定位精度，提升飛行器的協同避撞能力，從而給飛行器的正常運轉創建出更為安全的環境。積極實現ADS-B與空管監視雷達的良好融合，需要注重結合這兩種監視方式的特點，采用數據融合系統建設的方式，充分提升融合效果。

參考文獻：

[1]黃裕文.二次雷達與ADS-B監視中的STCA虛警分析[J].通訊世界，2017（9）：131-132.

[2]盧升云.空管自動化系統的多雷達與ADS-B數據融合技術綜述[J].通訊世界，2016（6）：109-110.

[3]王銳鋒.淺析ADS-B空管監視系統的設計研究[J].科技尚品，2017（9）：154-155.

[4]高永剛.ADS-B監視技術功能探討及特點分析——基于1090ES數據鏈[J].現代商貿工業，2018（4）：188-190.

[5]孫薇.ADS-B技術在空管中的應用分析[J].科技創新與應用，2016（15）：290-290.

[6]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.

[7]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.