淺談ADS-B信號在空管自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

朱丹

摘 要 ADS-B（Automatic Dependant Surveillance Broadcast）是基于全球定位系統(tǒng)，空對空、地空數(shù)據(jù)鏈交互的航空器監(jiān)視技術(shù)，可減小已有的飛行安全距離，從而使空域內(nèi)飛機(jī)容量得到提升，有效提高空中管制能力和飛行安全系數(shù)，將ADS-B數(shù)據(jù)接入自動化系統(tǒng)作為雷達(dá)覆蓋的補(bǔ)盲和補(bǔ)充，通過ADS-B技術(shù)的應(yīng)用可有效縮小飛行間隔，提高空域容量。本文主要討論空管自動化系統(tǒng)接入ADS-B信號的方法和優(yōu)缺點(diǎn)，及接入的相關(guān)技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞 ADS-B;空管自動化;技術(shù)問題

1ADS-B原理及國內(nèi)現(xiàn)狀

ADS-B是指廣播式自動相關(guān)監(jiān)視，A- Automatic自動，指無須人工介入，D-Dependant相關(guān)，指航空器通過星際當(dāng)行系統(tǒng)、通過地空或空空數(shù)據(jù)鏈采用全向廣播方式自動發(fā)送定位信息，S- Surveillance監(jiān)視，能夠?qū)娇掌鞯母叨取⑺俣取⑽恢谩⒑较颉⒆R別信息等進(jìn)行監(jiān)視，B- Broadcast廣播，無須應(yīng)答的數(shù)據(jù)傳輸方式。航空器若進(jìn)入雷達(dá)覆蓋盲區(qū)，自動化系統(tǒng)將無法對其進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤掃描，未接入ADS-B信號的自動化系統(tǒng)在管制工作時(shí)難免出現(xiàn)目標(biāo)丟失的情況，不利于航空器安全飛行。ADS-B的應(yīng)用將大大提升管制工作的效率和安全性，尤其我國空域范圍非常大，在偏遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)用ADS-B彌補(bǔ)雷達(dá)盲區(qū)可提升提供給管制信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性[1]。

目前我國已相繼在西部地區(qū)如四川、西藏、新疆等地形復(fù)雜地區(qū)建立了ADS-B地面接收站，隨著國內(nèi)航空事業(yè)飛速發(fā)展， ADS-B一級數(shù)據(jù)處理中心有兩個(gè)，二級數(shù)據(jù)處理中心有7個(gè)，ADS-B數(shù)據(jù)站有44個(gè)，ADS-B技術(shù)在我國空管領(lǐng)域正在飛速發(fā)展。

2西安空管自動化系統(tǒng)雷達(dá)信號的引接現(xiàn)狀

西安區(qū)管自動化系統(tǒng)接入22部二次監(jiān)視雷達(dá)，包括S模式和A/C模式雷達(dá)，基本實(shí)現(xiàn)空域雙重/多重覆蓋。但雷達(dá)地面站的建立位置限制難免使雷達(dá)監(jiān)視范圍內(nèi)產(chǎn)生盲區(qū)。例如，在西安現(xiàn)場曾有本場起飛航班在進(jìn)近區(qū)域飛入本場雙雷達(dá)的頂空盲區(qū)導(dǎo)致目標(biāo)短暫消失;兩架航空器在同一部雷達(dá)的覆蓋范圍內(nèi)由于距離過近引發(fā)雷達(dá)串?dāng)_導(dǎo)致目標(biāo)丟失;某航空器在航路上僅可被單部雷達(dá)探測到，處于該雷達(dá)邊界時(shí)目標(biāo)不穩(wěn)定而丟失。

3ADS-B接入空管自動化系統(tǒng)的方法

目前西安區(qū)管現(xiàn)場INDRA主用自動化系統(tǒng)和二所AirNet備用自動化系統(tǒng)均已完成ADS-B的信號接入測試，本節(jié)主要介紹西安現(xiàn)場ADS-B的引接方法和系統(tǒng)接入情況。

民航空管西北地區(qū)ADS-B系統(tǒng)工程陜西地區(qū)子項(xiàng)已完成8套ADS-B地面站的安裝調(diào)試，通過西安ADS-B二級數(shù)據(jù)處理中心接入主備自動化系統(tǒng)測試平臺。ADS-B通過地面站接收和處理后送入ADS-B二級數(shù)據(jù)處理中心。二級處理中心不僅以組播網(wǎng)絡(luò)單通道的形式接入了ADS-B全向+定向地面站1個(gè)，全向地面站7個(gè)，數(shù)據(jù)站3個(gè)，同時(shí)還通過同步串口介入了5部雷達(dá)信號以完成ADS-B航跡輔助驗(yàn)證工作。二級數(shù)據(jù)處理中心將數(shù)據(jù)驗(yàn)證融合后輸出滿足自動化系統(tǒng)需求的串口、網(wǎng)口接口：

自動化系統(tǒng)可通過DBM設(shè)置各種過濾參數(shù)滿足各項(xiàng)需求。

3.1 INDRA主用自動化系統(tǒng)的ADS-B接入

INDRA自動化系統(tǒng)采用IP（組播）接入2路V0.26版本的ADS-B監(jiān)視源，數(shù)據(jù)直接接入系統(tǒng)的雷達(dá)數(shù)據(jù)通信處理器（RDCU）。該處理器負(fù)責(zé)將系統(tǒng)引接的所有雷達(dá)信號進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和集中處理，系統(tǒng)中同時(shí)有兩部RDCU在平行工作，系統(tǒng)通過比選將質(zhì)量好的一路信號進(jìn)行輸出。INDRA自動化系統(tǒng)最大可接入地面站數(shù)量為100個(gè)，最大系統(tǒng)航跡數(shù)量為2000，最大ADS-B航跡數(shù)量為500，超出指標(biāo)將引起航跡不穩(wěn)定、丟點(diǎn)等情況。

（1）ADS-B航跡處理

雷達(dá)覆蓋區(qū)域的ADS-B航跡處理——INDRA自動化系統(tǒng)將接入的ADS-B監(jiān)視源生成ADS-B合成航跡再與雷達(dá)合成航跡再次融合形成系統(tǒng)航跡。當(dāng)雷達(dá)合成航跡與ADS-B合成航跡共同覆蓋目標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)將對比兩者的地址碼、二次代碼、高度、位置等信息，根據(jù)比對一致性結(jié)果確定是否將兩者相關(guān)，如果相關(guān)失敗系統(tǒng)則生成新的綜合航跡。無雷達(dá)覆蓋區(qū)域的ADS-B航跡處理，系統(tǒng)完全由ADS-B監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，此時(shí)的系統(tǒng)航跡與ADS-B合成航跡一致。ADS-B數(shù)據(jù)與雷達(dá)數(shù)據(jù)的融合規(guī)則為：

①考慮ABS-B數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)完好性，當(dāng)數(shù)據(jù)完好性較差時(shí)，系統(tǒng)以多雷達(dá)融合為主（可通過DBM設(shè)置權(quán)重值）;

②當(dāng)ABS-B數(shù)據(jù)的完好性較高時(shí)，則以ADS-B數(shù)據(jù)為主（可通過DBM設(shè)置權(quán)重值）;

③當(dāng)某一目標(biāo)的監(jiān)視源中既有ADS-B數(shù)據(jù)又有雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)，使用雷達(dá)融合結(jié)果對ADS-B數(shù)據(jù)可靠性進(jìn)行評估;

④數(shù)據(jù)完好性差的純ADS-B目標(biāo)將產(chǎn)生告警。

（2） ADS-B航跡與飛行計(jì)劃相關(guān)

INDRA自動化系統(tǒng)目前支持通過二次代碼或航空器呼號信息與飛行計(jì)劃進(jìn)行相關(guān)。系統(tǒng)首先檢測二次代碼或航空器呼號的一致性，當(dāng)一致性滿足后系統(tǒng)會進(jìn)行相關(guān)半徑以及飛行計(jì)劃狀態(tài)等條件的檢查，所有條件滿足后進(jìn)行自動相關(guān)。

3.2 二所AirNet備用自動化系統(tǒng)的ADS-B接入

二所AirNet備用自動化系統(tǒng)可采用以太網(wǎng)或同步串口兩種方式接入ADS-B數(shù)據(jù)，目前采用IP方式（組播）從ADS-B數(shù)據(jù)處理中心接入了2路ADS-B監(jiān)視源，接入方式如下：

數(shù)據(jù)接口子網(wǎng)是AirNet系統(tǒng)的接口設(shè)備，對于同步數(shù)據(jù)，AirNet系統(tǒng)采用MPDC作為接口設(shè)備;對于異步數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用NPort作為接口設(shè)備;對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用該網(wǎng)的交換機(jī)作為接口設(shè)備。

AirNet自動化系統(tǒng)的ADS-B航跡與飛行計(jì)劃相關(guān)，系統(tǒng)需檢查地址碼是否一致，二次代碼是否一致，航空器呼號是否一致，飛行計(jì)劃狀態(tài)、航路等，當(dāng)滿足以上條件，系統(tǒng)還會考慮航跡位置誤差、航偏距、航向等因素，滿足所有條件后才會進(jìn)行自動相關(guān)。

4ADS-B接入西安空管自動化系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

在INDRA自動化系統(tǒng)測試中就發(fā)現(xiàn)所有和本扇區(qū)相關(guān)的ADS-B和雷達(dá)融合航跡顯示CN告警。CN告警是當(dāng)目標(biāo)的ADS-B航跡與雷達(dá)航跡產(chǎn)生不一致時(shí)出現(xiàn)的告警。ADS-B航跡與雷達(dá)航跡之間的距離作為一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)在INDRA自動化系統(tǒng)中可以進(jìn)行閾值設(shè)定，當(dāng)兩者的距離超過系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)將引發(fā)CN告警。但在測試過程中我們發(fā)現(xiàn)該閾值并未起到作用，而是會異常告警。

在AirNet自動化系統(tǒng)測試中，當(dāng)多次拔出ADS-B主用鏈路時(shí)，系統(tǒng)航跡有時(shí)會出現(xiàn)不連續(xù)的情況;當(dāng)同時(shí)關(guān)閉主用SDFP對應(yīng)的雙路ADS-B信號，會導(dǎo)致SDFP服務(wù)器的自動切換。

作為一項(xiàng)全新的監(jiān)視技術(shù)，空管自動化系統(tǒng)還需要不斷完善功能，提升處理ADS-B數(shù)據(jù)能力，有效融合ADS-B航跡和監(jiān)視數(shù)據(jù)航跡， ADS-B將成為空管主要監(jiān)視手段之一。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮天生.空中交通管理中人工智能的實(shí)踐（ADSB）[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018，（11）：79-80.