淺談ADS- B 站點的理論覆蓋方法

段正雷 葉祥軍

（新疆空中交通管理局，新疆 烏魯木齊830016）

1 研究背景

目前，新疆空管局現有地面站30 個，ADS-B 運行已進入第二階段，但是部分地區部分高度仍存在盲區，對管制工作造成影響。因此我局決定陸續增加14 個站點以補充覆蓋部分監視信號盲區，而ADS-B 補盲站點能否有效覆蓋到監視盲區是目前急需驗證的問題。本文提出了一種利用專業繪圖軟件對ADS-B補盲站點的覆蓋分析方法。

2 解決方法

利用專業的高程繪圖軟件加載新疆地區高程圖，對ADS-B 地面站參數進行設定，畫出ADS-B理論覆蓋圖。與管制協調航班以固定高度穿越補盲站點覆蓋區域，利用腳本篩選并格式轉換該站點ADS-B 數據于繪圖軟件加載顯示，和理論覆蓋圖對比，驗證該理論覆蓋方法的有效性。

3 理論分析

Global Mapper，它是一款由美國Blue Marble Geographic 公司研發的專業地圖繪制制作工具，該軟件的優勢在于：

（1）該軟件考慮到對ADS-B 覆蓋影響最大的地形因素。

（2）該軟件的覆蓋精度可以根據自身需要進行放大或縮小。

（3）該軟件開發較為完善，不需要進行二次開發。

目前新疆空域內EPDAG 至BEBEP 航段以及若羌以東有較為明顯的監視盲區，為解決該問題，我們以焉耆站為例，首先將新疆地區高程地圖加載至GlobalMapper 中，利用View shed Tool 工具錄入ADS-B 地面站參數，軟件根據地形將自動模擬出該站點的理論覆蓋圖，具體操作如下：

（1） 首先可從網上或者GlobalMapper 自帶Download Online data 中下載該區域的高程圖文件，選擇第三項Specigy Latitude/Longtitude Bounds of Are 指定經緯度高程圖下載。

（2）用Global Mapper 打開下載完畢的新疆高程圖以及國境圖文件，加載完畢如圖1 所示。

（3）單擊工具菜單中View shed Tool 按鈕，在彈出的界面里Description 輸入地面臺站名字，Transmitter Elevation 輸入地面臺站高度30 米（臺站天線距離地面距離）。View Radius 輻射半徑370 單位為千米（200 海里）。Receiver Elevation 設置為7200 米（該航段航班最低飛行高度為7200 米）。Sample Spacing 為采樣間距，X 軸Y 軸設置為0.01（參數越小越準確，但加載速度越慢）。地球曲率1.3333 保持不變，點擊Transmitter Location 選擇Latitude/Longtitude 設置為焉耆站點經緯度。Display Color 顏色可自選，點擊確定。

圖1 加載高程圖以及國境圖展示

圖2 焉耆站點7200 米理論覆蓋

圖3 格式轉換腳本

圖4 實際航班與理論覆蓋疊加圖

（4）設置完畢后點擊確認，等待軟件自動生成7200 米高空焉耆地面站的理論覆蓋圖，加載7800 米航路航線文件，圖4 中白色圓圈位置為EPDAG-BEBEP 監視盲區航段，由圖2 可知該航段在7200 米高空被焉耆地面站站點理論覆蓋。

4 實際數據

為驗證理論覆蓋正確性，自動化室協調管制員指揮航班號為CSN6867，執飛烏魯木齊至阿克蘇且具備ADS-B 能力的飛行器以7200 米高度飛過焉耆站點覆蓋區域，提取該航班ADS-B數據具體步驟如下：

（1）全疆ADS-B 數據是經過二級數據處理中心的處理分發給自動化系統，首先需提取該時間段CSN6867 航班的所有ADS-B 數據，在二級處理中心的ADCD 服務器中路徑為/home/cdatc/Airnet/adsbdata/中找到當日所有ADS-B 數據，執行應用程序dataAnalysisConvert 將數據轉換為文本文件。在該程序中可以轉換ADS-B 數據包內多項數據，勾選“地面站編號”（用于區分地面站）、“航班號”（用于識別實驗航班）、“經緯度”（用于globalMapper 打點顯示）、“飛行高度”（用于掌握實際航班飛行高度）得到轉換完畢的文本文件。

（2）由于二級中心收集了全疆59 個站點的所有ADS-B 數據，每日日數據總量達到了45G，因此需要在程序轉換而來的文本中執行LINUX 命令篩選所有關于“CSN6867”航班的ADS-B 文本數據，在得到的數據中再次篩選所有關于“50_0、50_1”（50 為二級中心數據庫配置焉耆站點，_0、_1 為該站點的兩個通道，目前只接_0）用來識別焉耆地面站。

（3） 經過篩選最終得到航班號為CSN6867 的焉耆站點所報告的所有ADS-B 的文本數據，由于GlobalMapper 只識別KML 文件，因此將TXT 文本文件轉換為相同內容的KML 文件，需在LINUX系統中執行個人編寫的轉換腳本進行轉換工作，腳本如圖3 所示。

（4）最后一步將該KML 文件導入至GlobalMapper 中與理論覆蓋圖疊加，圖4中呈白色線狀為CSN6867 航班的真實軌跡，執飛烏魯木齊至阿克蘇任務，黑色線條區域為焉耆ads-b 站點理論覆蓋范圍，圓圈位置為監視盲區， 該航班在EPDAG-POSOT-BEBEP（監視盲區）全程航跡穩定，未出現掉點現象。

5 結論

經過與ADS-B 站點捕獲到的真實航班飛行軌跡的比對驗證，該方法科學有效，可以為后續的補盲站點選址和ADS-B 站點規劃提供理論支撐。

本文提出了一種用GlobalMapper 對ADS-B 站點覆蓋進行分析的方法，該方法可以對同一站點不同高度層，不同站點同一高度層的覆蓋情況進行理論分析，從而在臺站建設前就確定補盲站點對目標盲區的覆蓋效果。

在新技術應用層面，利用自主編寫腳本及應用程序配合GlobalMapper 可對所屬設備的常見故障進行分析解析，例如ads-b 信號干擾、ads-b 數據解析、雷達數據解析等。同時對GlobalMapper 的靈活應用也可推廣至甚高頻、雷達等視距傳播的無線電設備理論覆蓋應用，為早日實現新技術的全面應用，實現建設民航強國奠定基礎。