高 斯

(民航華北空管局，北京)

空管雷達組網(wǎng)技術應用研究

高 斯

(民航華北空管局，北京)

目前，航天航空部門在進行雷達探測和管制過程中主要利用空管雷達組網(wǎng)技術，并將此技術應用在飛機實時監(jiān)視的過程中，充分保證了監(jiān)控的及時性和準確性。空管雷達組網(wǎng)技術是一種以計算機為載體、利用現(xiàn)代化通訊設施將各地的雷達信號收集起來并加工處理成所需要的數(shù)據(jù)并以協(xié)助機組人員和地面監(jiān)測人員工作的高科技技術。它能夠?qū)崿F(xiàn)多管區(qū)的同時、全程和及時的監(jiān)控，提高飛行安全。因此在航天航空中廣泛使用空管雷達組網(wǎng)技術。

空管雷達;組網(wǎng)技術;應用研究

隨著我國經(jīng)濟技術的蓬勃發(fā)展，我國航天航空技術進入到了黃金發(fā)展時期，航空線、飛行量等數(shù)據(jù)也在不斷增加，因此需要對現(xiàn)行的航空管制水平進行調(diào)整優(yōu)化，引入先進的設備與技術。在此環(huán)境下，對空管雷達組網(wǎng)技術的需求日趨迫切，空管雷達組網(wǎng)技術成為民航空管部門進行探測和監(jiān)控的主要手段和工具。

1 空管雷達組網(wǎng)技術的特征及作用

空管雷達組網(wǎng)技術的關鍵在于收集分布在不同地點的雷達信號，并將收集到的信號傳輸?shù)街行恼具M行分析處理，最終得到有用的數(shù)據(jù)。而在組網(wǎng)內(nèi)的各個雷達獨立運行，因此在中心站丟失部分雷達連接或數(shù)據(jù)傳送時仍能收集其余相關的雷達信號以確?？展芾走_組網(wǎng)技術有足夠的數(shù)據(jù)。

空管雷達組網(wǎng)技術的特征主要包括幾個方面，一是能夠使探察范圍擴大，增加可探察的區(qū)域；二是能夠提高探察區(qū)域的準確性，避免無用探察的情況，減少探察區(qū)域的遺漏；三是能夠有效地融合不同區(qū)域雷達站的信號，提高探察結(jié)果的精密度。

通過空管雷達組網(wǎng)技術將不同雷達站內(nèi)的信息資源進行整合和共享、提高資源的利用率是這項技術的重要作用。同時通過大范圍的雷達監(jiān)測進行管制，能夠?qū)崿F(xiàn)地區(qū)化的全面覆蓋，從而增強信息的準確性和可靠性。其次它還有助于構(gòu)建更完備、更大規(guī)模的雷達管制中心站，減少管制區(qū)域冗余雷達站的數(shù)量，提高每個雷達站的使用效率。除此之外，空管雷達組網(wǎng)技術還有利于調(diào)整雷達站的分布情況，對飛行空域進行合理的劃分，有效、精準地劃分出空域和扇域，提高各部門的工作效率和航線的使用率。從而更高效地保障了空中飛行的安全性，優(yōu)化空中交通管制的服務。

2 空管雷達的配置和分布

空管雷達組網(wǎng)技術的主要目標是實現(xiàn)航空路線和管制區(qū)域的多層監(jiān)控，擴大探察范圍，從而減少盲區(qū)、提高探察的精準度，做到不同區(qū)域的信息共享。其主要工作是通過不同雷達站的信號收集和輸出，有效保證空中飛行的穩(wěn)定性和安全性。因此，空管雷達組網(wǎng)的分布必須能夠保障區(qū)域內(nèi)各雷達站的有效連接，實現(xiàn)全區(qū)域覆蓋，并將部分雷達探測不到的盲區(qū)交由另一部分雷達站進行探測補充，使雷達站的探測區(qū)域重疊。與此同時，還應考慮縱面的覆蓋情況，空區(qū)域的覆蓋需要有一定高度層的空間要求，另外，也應當滿足對低空情況進行全面覆蓋的要求。空管雷達組網(wǎng)的分布應將樞紐機場、常用機場四周情況以及航線維護等方面作為選址的原則，通常有兩種選址方案：一是在兩個機場中間放置航路雷達，而在機場較近的周邊則放置場面監(jiān)視雷達；二是在主要機場的終端位置放置一二次合裝監(jiān)視雷達。

上述兩中方案的共同點是采用分散式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于各個傳感器在第一時間內(nèi)收集和處理原始數(shù)據(jù)，并各自做出最優(yōu)決策的探測結(jié)果，再通過中心站將各個決策優(yōu)化和分析，最終得出融合方案。分散式的結(jié)構(gòu)能夠通過較低的收費獲得較高的產(chǎn)出，并且能夠減少數(shù)據(jù)線的頻寬，減少各個傳感器的干擾。

3 空管雷達組網(wǎng)技術的應用

3.1 優(yōu)化空管雷達的引接數(shù)量

通常情況下空管雷達的引接數(shù)量密切影響著其覆蓋范圍和覆蓋重疊，一般來說，三者成單調(diào)遞增關系，即雷達的引接數(shù)量越多，其覆蓋范圍越大、覆蓋重疊越多。但現(xiàn)實應用中需要對引接雷達的信號質(zhì)量進行選擇和數(shù)量上的控制。比如北京RAYTHEON一二次合裝雷達站數(shù)據(jù)處理后接入多雷達系統(tǒng)表現(xiàn)穩(wěn)定，但當二次雷達無法工作，雷神單一次信號引入系統(tǒng)時便可能會造成出現(xiàn)信號分裂情況。在特殊情況時對不同雷達的探測和處理數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方式上需要多方面考慮，對引接雷達的數(shù)量進行選擇和優(yōu)化。

3.2 實現(xiàn)空管雷達組網(wǎng)內(nèi)的時空統(tǒng)一

空管雷達組網(wǎng)技術的應用主要是將不同雷達站內(nèi)的信息傳送到中心站從而將數(shù)據(jù)融合起來構(gòu)建高質(zhì)量的分析報告，這對于雷達監(jiān)測的準確性有極大的影響意義。而影響雷達準確性的方面除了對數(shù)據(jù)的傳送外，還包括以下四方面，即各個雷達的對時誤差情況、分布位置、目標高度估計和雷達精度誤差。因此要根據(jù)實際情況選擇合適的計算時空精度的設備，對網(wǎng)內(nèi)時間實現(xiàn)對齊。網(wǎng)內(nèi)雷達的時間對齊即保證各個雷達站的時間精準性，并且要把各個雷達站在不同時間段內(nèi)對同一目標的監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標準的融合時間數(shù)據(jù)。網(wǎng)內(nèi)雷達的時間對齊的方法各種各樣，最常使用的是內(nèi)插法、外推法和虛擬融合法。前兩種方法實際上是將在同一時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)按照測量精度的不同排序并內(nèi)插或外推成目標觀測數(shù)據(jù)。而虛擬融合法是把高精度的數(shù)據(jù)進行多次測量后融合成一個時間點內(nèi)的虛擬測量值，再融合其他低精度的測量數(shù)據(jù)。這種方法的關鍵是需要具備高穩(wěn)定的時鐘，可通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)得到。

3.3 多層雷達數(shù)據(jù)融合處理技術

多層雷達數(shù)據(jù)結(jié)合處理技術是將各個雷達站的數(shù)據(jù)融合在一起，輸出預期目標并統(tǒng)一顯示出來，以提供給管制員進行調(diào)度。將數(shù)據(jù)融合起來的目的是優(yōu)化數(shù)據(jù)組合、導出高效和有用的信息，最終發(fā)揮多個雷達工作的優(yōu)勢。多層雷達數(shù)據(jù)融合處理技術的結(jié)構(gòu)主要有兩種，分別是集中式和分布式，不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)處理技術其作用不同。在確定了結(jié)構(gòu)后就要將數(shù)據(jù)源進行融合，數(shù)據(jù)不存在關聯(lián)便無法進行目標的統(tǒng)一顯示和數(shù)據(jù)跟蹤。雖然同一個目標在不同雷達上有不同的測量值，但由于有共同的物理源，因此會顯示某種相同的特征。并且還會受各種干擾信號和雷達站的不穩(wěn)定性而導致測量數(shù)據(jù)的誤差。多層雷達數(shù)據(jù)結(jié)合處理技術就是要將接入到網(wǎng)內(nèi)的各個雷達站數(shù)據(jù)進行誤差糾正，融合各個點跡數(shù)據(jù)和航跡數(shù)據(jù)，最終構(gòu)建多雷達數(shù)據(jù)融合體系。

4 結(jié)束語

為了對我國航天航空進行實時的監(jiān)測，確?？罩酗w行的穩(wěn)定和安全，提高我國航天航空事業(yè)的保障和服務工作，建立、優(yōu)化和改善空管雷達組網(wǎng)技術勢在必行。隨著我國經(jīng)濟技術的不斷快速發(fā)展，航天航空事業(yè)也迎來新的發(fā)展高潮，在技術和經(jīng)濟的支持下，空管雷達站的建設正進行得如火如荼，并成為推動航天航空事業(yè)發(fā)展的中堅力量。

[1] 李世民,李國強,李宏全.對空警戒雷達組網(wǎng)優(yōu)化方法研究[J]. 科技資訊. 2014(17)

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[3] 林宏亮,李俠,花良發(fā),孫金峰.雷達組網(wǎng)系統(tǒng)目標定位精度評估模型[J].火力與指揮控制. 2008(11)

高斯，男，出生于1990年9月，北京人，就職于民航華北空管局，雷達助理工程師

Research on the application of air traffic control radar networking technology

Gao Si
(civil air traffic control bureau,Beijing)

At present,the aerospace sector in radar detection and control process mainly use the ATC radar networking technology and the application of this technology in real time monitoring process,and fully guarantee the timeliness and accuracy of monitoring.Air traffic control radar networking technology is a computer as the carrier,the use of modern communication facilities around the radar signal is collected and processed the data and to assist the crew and ground staff to monitor technology.It can realize the multi tube area,the whole process and the timely monitoring,improve flight safety.So it is widely used in aerospace aviation technology of air traffic control radar.

air traffic control radar;networking technology;Application Research