ADS-B信號接入自動化系統的研究和優化

摘 要：文章主要針對ADS-B數據接入自動化系統的相關問題進行探討、分析，在解析ADS-B技術以及空管自動化系統的基礎上，分析目前ADS-B技術在空管自動化系統中的具體應用。

關鍵詞：ADS-B;信號;空管自動化系統

0 引言

在互聯網技術、空地數據鏈技術以及自動化技術發展的背景下，空管監視已經不單獨依靠雷達實現，還可以將新技術引入空管自動化系統中實時地進行空中監控與管理。在當前ADS-B數據的使用過程中，還存在數據相互串擾等問題，這些問題可能引發航班大面積掉標牌、目標分裂、數據跳變等故障，因此，必須進一步明確ADS-B技術并優化其在自動化系統中的應用。

1 空管自動化系統原理及應用現狀

作為民航空管部門的核心管制指揮系統，空管自動化系統能夠通過數據信息采集為管制員開展工作提供支持，尤其對于各種異常問題能夠給出告警?？展茏詣踊到y能夠綜合收集ADS-B、多點定位、雷達處理以及場面監視的所有數據，并進行處理，最終得到空中航空器的運行狀態，并以此為依據制定飛行計劃等，為空中交通運行保駕護航，提高空中交通保障能力^[1]。對于空管自動化系統而言，不同的監視任務和監視目的一般采用不同的監視手段，ADS-B技術作為空中交通監視應用技術之一，主要應用于位置、地速、航跡信息等飛行數據的傳遞。這些信息能夠通過地空數據鏈傳回地面站以及管制中心，將ADS-B技術引入空管自動化系統中，能夠提高信息采集、傳遞的實時性與可靠性，實現實時空中監控^[1]。

2 ADS-B在自動化系統中的數據引接

2.1 自動化系統中ADS-B數據信息評估

空管自動化中監視數據類型多樣，包括點跡、航跡、S模式目標、ADS-B目標、MLAT目標等^[2]。在進行數據接引之前必須進行監視數據評估和定義，通過明確定義監視數據格式，并識別數據類別備用?？展茏詣踊杉臄祿虮O視精度、時間參數、更新參數不同等原因，導致最終管制處理平臺屏幕上數據顯示的飛機點跡不同，甚至同一飛行物目標出現不同的航跡。因此在空管自動化系統中必須要引入監視處理子系統進行預處理，通過格式轉換、時基校準、坐標變換等實現數據信息統一，然后進行進一步處理，包括航跡跟蹤、關聯融合等，以供管制人員使用。

2.2 ADS-B數據引接方案

以NUMEN 2000自動化系統為例，在原有空管自動化系統的設計中，引接監視數據源都采用HDLC同步方式，因此為了引接IP方式的ADS-B數據，將引接這些ADS-B信息的處理集成放在數據通信處理機（DCP）上，原有自動化都配置了雙冗余的DCP，而且都可以接收網絡的ADS-B，在DCP上完成ADS-B前置數據處理功能，如圖1所示。考慮到原有自動化交換機的接口數量以及物理上盡量隔離，需要在空管自動化系統中新增加兩套三層交換機（部分系統已經配置用于數據引接的三層交換機），用于引接ADS-B數據。系統可以同時接收ADS-B數據站或者ADS-B二級數據處理中心的ADS-B數據，經由三層交換機和數據通信處理機完成ADS-B數據的引接。

3 ADS-B技術在空管自動化系統中的具體設計與關鍵技術

3.1 信號接入模塊

傳統空管自動化系統的信號接入模塊中，主要通過單監視源在前置處理機上進行處理。為降低前置機數據處置壓力并提高空管自動化系統安全性，建議優化改進ADS-B數據引接，通過優化將雷達數據的前置處理和ADS-B數據引接進行隔離，將ADS-B數據引接部署在空管自動化系統的數據通信處理機上，實現ADS-B數據的獨立接收與預處理。在當前空管自動化系統的信號接入模塊設計，建議按照上述思路進行優化。

3.2 多雷達航跡融合模塊

監視數據處理服務主要針對監視數據來源進行接收和處理，并以此提供相關數據，實現包括多雷達航跡跟蹤數據功能、ADS-B數據跟蹤以及處理MSAW安全警告等，協調功能之間的作用，實現真實、穩定、連續的空中交通態勢處理。多雷達航跡融合模塊的主要目的是通過相關模型將不同監視源和數據進行關聯，最終形成獨立身份標識。相關模型綜合考慮ADS-B狀態信息（二次代碼、航跡特性、高度、速度等）、雷達各數據參數（位置、高度、速度、二次代碼、航跡特性、速度等），根據參數和狀態信息變動進行模型自動調整，滿足空管自動化系統數據信息融合的實際需求。

比如，多雷達航跡系統作為SDP的核心，能夠接受相關點跡數據，然后進行數據篩選過濾，將過濾后的數據根據系統需求轉換為相匹配格式，最后將處理轉換格式后的數據分配給其他子系統處理，供系統運行使用。

3.3 飛行計劃處理模塊

飛行計劃處理器主要應用于外部系統報文數據的接收和處理，在處理之后根據用戶和系統需求生成相應的計劃并提供服務，包括飛行計劃的添加/修改/刪除/查詢功能、航班識別功能、AIDC以及飛行計劃與系統航跡相關功能等。

3.3.1 航班識別

飛行計劃處理器主要接收相關數據，包括Mode A（二次代碼）和Mode S & ADS-B（航班24位地址碼），在接收到這些數據之后能夠進行處理識別，識別后生成并發展飛行數據的模擬航跡。

3.3.2 飛行計劃與系統航跡的相關

與A/C模式的二次雷達數據相比，ADS-B信息增加了24位地址碼和航班號，因此在飛行計劃和系統航跡相關中，主要考慮處理這兩部分數據，進一步提高數據相關率，以降低相關錯誤概率^[3]?；诤桨嗵?、二次代碼、航路信息原則進行監視數據和飛行計劃的相關，用戶以及工作人員根據飛行計劃和實際情況確定優先級和相關原則條件，前面提出相關中也必須考慮24位地址碼和航班號。系統在實現航跡和飛行計劃相關時，考慮二次雷達應答機代碼、航班號、位置、時間等多種匹配因素，可設置優先級及關聯條件，實現正確的自動相關機制。飛行計劃和系統航跡相關的過程可能會出現二次代碼相同的問題，最終導致模糊。因此，空管自動化系統需要對飛行計劃的系統軌跡以及理論計算的4D軌跡進行一致性檢測，檢測兩者完全匹配之后才能說明完全相關，保證完全相關。

3.4 態勢顯示處理模塊

空中交通態勢界面作為空管自動化系統中的顯示終端，主要應用于空中交通環境以及交通管制任務的實時分析，在此基礎上為ADS-B數據的管理提供技術、平臺支持。能夠為管制員以及相關工作人員提供科學、合理的人工交互界面，讓管制員可以通過該界面進行科學決策，同樣對工作壓力的減小具有重要作用，另外對于飛行人員而言也可以通過界面了解飛行計劃等，進一步提高空中交通的高效性與安全性。

3.4.1 ADS-B數據顯示

空中交通態勢界面會對于ADS-B數據進行分析并得到相關數據，在空管自動化系統中對系統刷新率提出明確要求，有ADS-B參與融合的航跡數據刷新率必須高于同環境下的雷達管制系統數據刷新率，最終將相應的航班標牌顯示于管制席的航跡標牌中。用戶以及工作人員能夠查閱航班號（真空速）、地址碼（FSSA/SA）、二次代碼（磁航向）等具體信息。

3.4.2 ADS-B位置報告

管制員能夠對附有ADS-B信息的航跡進行處理，將其與某個ADS-B位置報告進行關聯。當空管自動化系統接收到相應的ADS-B基礎位置，系統預設特定符號進行ADS-B位置信息的報告，包括ADS-B航跡（▲）、雷達航跡（○）以及ADS-B與雷達融合航跡（▲+○）等。

4 結語

目前，空管自動化系統已經開始應用于各國的空管中，ADS-B技術因為其優越性也開始應用于空管自動化系統中與多雷達信號進行融合，在我國目前空管自動化管理中具有廣闊的應用前景。作為當前空管自動化的核心技術之一，接入ADS-B技術能夠有效保障數據的完整性、準確性以及傳輸高效性，為管制員以及飛行人員提供良好服務。同時，在未來發展中還必須不斷發展ADS-B技術。

作者簡介：張開智（1986—?），男，福建莆田人，工程師，本科;研究方向：設備維護。

[參考文獻]

[1]黃宇軍.ADS-B系統在民航空管領域的應用與分析[J].信息通信，2019（9）：68-69.

[2]馬安恒.自動化系統中ADS-B報文與數據引接分析[J].電子世界，2018（21）：91，93.

[3]蔣曉霜.空管自動化系統飛行計劃航跡錯相關問題研究[J].電聲技術，2019（9）：77-80..

（編輯?王永超）

Research and optimization of ADS-B signal access automation system

Zhang Kaizhi

（Civil Aviation Fujian Air Traffic Control Bureau， Fuzhou 350209， China）

Abstract：This paper mainly discusses and analyzes the related problems of ADS-B data access automation system， and analyzes the specific application of ADS-B technology in ATC automation system based on analytical ADS-B technology and ATC automation system.

Key words：ADS-B; signal; ATC automation system