接入ADS-B對航空管制自動化系統的影響研究

［摘 要］航空管制（以下簡稱“空管”）是保證航運安全的關鍵。隨著航空管制的升級，出現了一些新型技術，如ADS-B技術。將ADS-B 技術接入到空管自動化系統中以后，航空的監管技術得到明顯提升，并且可為管制人員提供實時數據和信息，有助于航空管制工作的開展。闡述了ADS-B 技術以及空管自動化系統和ADS-B 接入存在的風險，提出了ADS-B 技術在空管自動化系統的應用優勢。

［關鍵詞］ADS-B 技術；空管自動化系統；數據和信息

［中圖分類號］V355.1 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）01–0010–03

ADS-B 技術接入空管自動化系統中，可以在空中展開監視，并且利用ADS-B 接收機以及搭載設備，與飛機相互結合，這樣可以準確獲取航運動態信息，并實現數據和信息雙向流通。同時，ADS-B 技術在接入空管自動化系統時，若接入不合理，會產生一些影響，不利于空管自動化系統的正常運行。對此，需要根據空管自動化系統實際需求，將ADS-B 技術應用于其中，確保良好應用效果，提升空管自動化系統使用性能。

1 ADS-B技術以及空管自動化概述

1.1 ADS-B概述

1.1.1 技術定義

ADS-B 技術屬于廣播式自動監視技術，其作用為實現空對空監視，并且ADS-B 技術是由地面站以及機載站所構成，利用網狀、多點對多點的方式，從而完成數據和信息雙向通信，其技術架構如圖1 所示。同時，ADS-B 技術主要利用空地、空空數據通信，實現交通監視，以及信息和數據傳遞工作，屬于一種航運新型技術體系。相較于雷達系統技術，ADS-B技術可以準確、實時提供精準的航空器位置監測信息，并且不僅維護成本相對較低，使用壽命也相對較長。另外，ADS-B 技術的使用，可以為航空器提供準確交通信息，將天氣、地形、空域限制等飛行信息傳遞給航空器，機組根據所傳遞的信息，清晰了解周邊情況，增強安全意識，為航運監管提供基礎性保障。此外，ADS-B 技術在飛行區域地面交通管理方面，也有著良好的應用，主要是避免跑道侵入問題產生。

1.1.2 技術功能

ADS-B 技術主要包括：消息列隊管理、網絡狀態及本地資源監視、數據通信、生存信號管理、系統控制、時鐘同步、數據轉發、數據收集等方面，具體功能內容為：①消息列隊管理，將數據和信息存到本地消息列隊區域中，并且根據相關要求展開管理；② 網絡狀態以及本地資源監視，結合實際情況定期對節點性能數據、系統資源等進行收集；③數據通信，為航空器提供節點之前的數據和信息；④生存信號管理，根據需求，將主備進行切換，并且根據系統狀態進行通知；⑤系統控制，主要處理其他應用子系統，以及中間所發出的控制信號指令；⑥時鐘同步，確保系統設置一個時鐘源；⑦數據轉化，實現不同網絡之間的數據和信息轉化；⑧數據收集，ADCD 系統可以全面、準確接收地面所發出的ADS-B 數據和信息，并且將這些數據和信息進行格式解析、坐標變換、質量監控、通道比選等方面的處理，以供使用。

1.2 空管自動化系統

空管自動化系統通過獲取各項監視信息和數據，判斷是否存在異常，并且管制人員根據實際情況，發布空中飛行態勢、飛行沖突等異常警告信號，并且對飛行計劃和動態電報等進行處理，從而為管制人員提供準確的飛行計劃以及飛行動態相關信息，確保飛行指揮準確性。同時，空管自動化系統主要包括監視數據處理、飛行數據處理、飛行數據與監視數據相關、告警處理等方面，并且由于航班數量不斷增多，空中管制流量也在增加，所以空管自動化系統在航空管制中占據著十分重要地位。

2 ADS-B接入對空管自動化系統的不利影響

2.1 單ADS-B航跡出現速度跳變

ADS-B 接入空管自動化系統以后，經常出現單ADS-B 航跡發生速度跳變的現象，主要因為機載設備在數據和信息傳輸期間，如果出現異常現象，就會導致二級數據中心位置出現回跳現象，并且輸出以后，給自動化造成航跡存在速度跳變問題。

2.2 目標信號丟失

ADS-B 接入其中，中心融合數據、單路信號、旁路信號易出現信號丟失，或者無目標信號的情況，進而造成數據源出現停機，并且交換機傳輸設備也會出現故障，輸出配置參數出現改動的情況，不利于空管自動化系統正常運行。

3 ADS-B接入空管自動化系統的優勢

3.1 前端處理模塊

前端處理模塊是空管自動化系統的基礎，將ADS-B 技術應用于前端處理模塊中，可以對各項數據和信息進行預處理，并且將各項數據格式進行轉換，為后續航跡處理提供數據支持。同時，ADS-B 在前端模塊處理期間，還可以對數據和信息進行自檢，判斷其中是否存在異常情況，如果存在可以對異常數據進行處理，實現數據過濾工作，并且也可以對數據和信息進行保護。

3.2 航跡處理模塊

如圖2 所示，從航跡處理模塊角度來說，ADS-B技術接入其中，應當重點考慮以下內容。

（1）ADS-B 技術接入到航跡處理模塊中，可以對各項原始數據進行解碼處理，并針對各項重點數據和信息進行提取和處理，重點信息主要包括目標空間位置、目標動態變化等，從而保證數據和信息的準確性。

（2）后續處理階段，還需根據相關需求，對數據和信息質量進行辨識，并且適當補充位置信息，對目標高度進行跟蹤，從而形成完善的ADS-B 航跡跟蹤系統。同時，在整個處理階段，可以保證各項信息和數據的完整性，并且利用跟濾波算法完成各種航跡跟蹤工作。但是，如果跟蹤信息存在較大誤差，就需要結合相關需求對目標信息進行修正，并且給出相應報告，加強航跡深度管理效果。

3.3 告警與數據顯示

告警與數據顯示也是ADS-B 技術接入的一項重點內容。在ADS-B 技術接入后，空管自動化系統形成完善告警模塊體系，在整個過程中，可對告警進行細化處理，合理設置告警閾值。同時，由于空管自動化系統所包含的告警功能較多，例如，航線沖突告警、安全高度告警、 侵入告警和特殊位置告警等，合理運用這幾項內容，可保證空管自動化系統安全、穩定運作。另外，ADS-B 技術接入空管自動化系統以后，可全面、直觀顯示各項目標信息，并且數據和信息展示期間，可以結合實際情況，對目標數據進行預測分析，對系統SDD 模塊進行適當調整，這樣可對系統顯示功能進行優化，以此保證信息和數據顯示更及時。

3.4 信號接入模塊

ADS-B 技術信號接入模塊在空管自動化系統中，可以對各項監視數據和信息進行接收和預處理，并且在前端模塊處理完成以后，就需要對數據和信息進行采集，并且利用外部接口設備主備通道將各項數據和信息傳輸到監視數據和信息選比單元。同時，ADS-B技術信號接入模塊設置信號發送設備，利用數字式數據鏈向接收機或者其他飛機廣播發送信號，準確高質飛機飛行位置和速度。同時，ADS-B 技術信號接入模塊數據傳輸期間，需要明確數據傳輸格式，一般情況下格式為：ASTERIXCat021/023，利用HDLC、 X.25、IP 組播等三種協議進行傳播。另外，ADS-B 技術信號接入模塊利用雙通道模式，有效解決數據傳輸問題，確保數據傳輸的穩定性，并且結合實際情，設置備用通道，利用手動方式將傳輸通道進行切換，滿足空管自動化系統運行需求。

3.5 雷達數據融合模塊

雷達數據融合模塊核心為監視數據處理服務器，其功能為空中交通態勢實時處理，并且可以保證處理的精準度和快速性，處理完成以后，將處理結果傳輸到顯示單元，以便后期使用。同時，從數據識別角度來說，需要從4 個方面展開，主要有：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。以雷達航跡跟蹤器為例，為了便于坐標和轉換相互統一，將目標數據進行過濾，過濾完成以后，需要對點跡或者報告進行處理，其他數據處理也需要在此基礎上完成。另外，ADS-B 技術在接入到雷達數據融合模塊時，需要了解飛機水平位置，并且利用交互多模塊將數據進行過濾，從而完成點跡或者報告處理，獲取水平方向的各項數據，如速度、位置等方面。另外，ADS-B技術接入期間，可以利用卡爾曼或者垂直機動決策進行計算，目的是掌握飛機實時飛行動態，并且結合所采集到的數據，對航行軌跡進行預測，提升空管自動系統的使用效果。此外，ADS-B 技術接入以后，可跟蹤飛行航跡，并且可以有效執行初始化、維持、更新，以及信號質量取消等操作。

3.6 飛行計劃處理

飛機計劃處理核心為飛行計劃處理器，并且報文生成以及計劃擬定等均在該方面完成，可以實現自動識別、數據采集、航班辨識、飛行計劃操作等功能。ADS-B 技術在接入飛機計劃處理以后，可對航班號3、24 位地址碼、二次代碼等因素進行綜合考慮，并且如果當前二次代碼與之前基本相似，可結合實際情況對飛行計劃進行更新，利用航班標牌顯示。但是，如果不同系統航行軌跡二次代碼相同的話，這時還需要進行一致性檢驗，避免帶來不利影響。

4 結束語

為了提升空管自動化系統的使用性能， 將ADS-B 技術接入其中，可為系統運行帶來明顯正面影響。但是，ADS-B 技術專業性較強，需要做好深入、全面的分析，對各項模塊進行深入融合，從不同模塊中展現出ADS-B 技術自身價值和優勢，提升空管自動化系統運行性能，滿足航空管制需求，確保飛機安全、穩定飛行。

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