蔣歡

摘 要： ADS-B技術是當前空中交通管制中的一項主要技術，以自動相關監(jiān)視技術為基礎發(fā)展而來，在提升飛機相互監(jiān)視能力、加強場面活動監(jiān)視、實現(xiàn)飛行信息共享等方面具有顯著優(yōu)勢，已經在空管自動化系統(tǒng)中得到了廣泛應用。文章簡要介紹了空管自動化與ADS-B技術，對ADS-B技術的實踐應用進行了詳細探究，具有啟示和借鑒作用。

關鍵詞： 空管自動化系統(tǒng)；ADS-B技術；實踐應用；雷達數(shù)據；融合

近些年我國民航事業(yè)發(fā)展迅速，飛機數(shù)量和起降架次都有所增加，2016年全年飛行起降架次高達840萬架次，民航在方便人們出現(xiàn)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。但是飛機數(shù)量及起降架次的增多，使得民航交通擁堵現(xiàn)象也日益突出，對空中管制提出了更高的要求。而傳統(tǒng)監(jiān)視手段存在一定的技術局限性，尤其是在地形復雜和海拔較高地區(qū)，難以實現(xiàn)較為理想的監(jiān)視效果，而ADS-B技術可以有效改善民航空中管制現(xiàn)狀，具有較高的應用價值。

1.空管自動化及ADS-B技術介紹

要想實現(xiàn)ADS-B技術在空管自動化系統(tǒng)中的有效應用，應先提高對兩者的基礎認識。

1.1空管自動化系統(tǒng)介紹

空管自動化系統(tǒng)是地面指揮中心進行飛機航行管理和的調度的關鍵系統(tǒng)，能夠利用雷達對飛機航行情況進行監(jiān)視獲取各項數(shù)據，包括飛行態(tài)勢、飛行沖突、異常警告等，并通過對飛行計劃進行處理，以動態(tài)電報形式將其傳輸給管制員，以此作為管理和調度決定的可靠依據，同時還可以提供必要管理手段，為飛機安全航行提供基礎保障。在技術的發(fā)展和推動下，空管自動化系統(tǒng)也在不斷更新升級，當前所用監(jiān)視手段主要為雷達聯(lián)網技術、多點定位給技術及ADS-B技術等，所以，加大對ADS-B技術實踐應用的研究力度，對于空管自動化系統(tǒng)性能改善是非常重要且必要的。

1.2ADS-B技術介紹

ADS-B技術中文全稱為廣播式自動相關監(jiān)視技術，能夠在脫離人工控制前提下，借助機載裝置獲取其他航行飛機及地面飛機的各項參數(shù)，包括速度、高度、位置、航向等，進而實現(xiàn)對飛機狀態(tài)的有效監(jiān)視，為空管員提供所需信息。ADS-B系統(tǒng)由信息源、信息傳輸通道、信息處理和顯示三部分組成，系統(tǒng)運行時，可借助全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)、機載傳感器等航空電子設備獲取飛機的各項基本數(shù)據，包括四維位置信息、附加信息、識別信息、類別信息等。然后再采用網狀和多點對應方式，通過動態(tài)電報對各項數(shù)據進行雙向傳遞，形成空空和地空通信通道[1]。最后再對各項數(shù)據進行處理，以偽雷達畫面形式顯示出來，供管制員使用和操作，完成空中交通管制任務。

2.空管自動化系統(tǒng)中ADS-B技術的實踐應用

為更好地分析ADS-B技術在空管自動化系統(tǒng)中的時間應用，此次研究以INDRA自動化系統(tǒng)為例，對系統(tǒng)主要模塊的工作過程進行了探究，具體包括信號接入模塊、多雷達數(shù)據融合模塊、飛行計劃處理模塊和動態(tài)顯示處理模塊。

2.1信號接入模塊

INDRA系統(tǒng)信號接入模塊主要功能為接收并預處理監(jiān)視數(shù)據，在前端處理裝置（SFE）處完成，包括外部接口設備和監(jiān)視數(shù)據比選單元兩部分。ADS-B系統(tǒng)采集到的監(jiān)視數(shù)據，通過外部接口設備所配置的主備雙通道傳輸至監(jiān)視數(shù)據比選單元。外部接口設備由分路器、復用器、交換機等裝置組成，對于串口傳輸和網口傳輸?shù)臄?shù)據，最多可分別同時支持32路和72路。數(shù)據傳輸格式為ASTERIX Cat021/023，可選用HDLC、X.25、IP組播三種協(xié)議傳輸[2]。雙通道模式可以避免主通道異常造成數(shù)據無法傳輸問題，同時也可以在兩條通道中自由切換，當兩條通道均能夠正常使用時，則系統(tǒng)會根據各項指標對比數(shù)據傳輸質量，如果主通道數(shù)據傳輸質量較低，則會通過備用通道進行數(shù)據傳輸，用戶自身也可以采取手動方式切換通道。并且，監(jiān)視數(shù)據比選單元還具備時間戳處理功能。

2.2多雷達數(shù)據融合模塊

監(jiān)視數(shù)據處理服務器是多雷達數(shù)據融合模塊的核心設備，主要功能為對空中交通態(tài)勢進行快速、精準、連續(xù)處理，包括監(jiān)視數(shù)據的采集和處理、飛行計劃擬定、多雷達數(shù)據處理、ADS數(shù)據跟蹤等，并將處理結果傳輸至監(jiān)視數(shù)據顯示單元和安全警告服務器。數(shù)據的識別分四步完成，分為目標報告接受、目標數(shù)據過濾、數(shù)據傳輸格式轉換、子功能分配。以多雷達航跡跟蹤器為例，為方便坐標的轉換與統(tǒng)一，并過濾目標數(shù)據，主要對點跡或報告進行處理，其他類型數(shù)據的處理則在此之前完成。如果需要時刻了解飛機的水平位置，則多雷達航跡跟蹤器會先運用交互式多模型過濾數(shù)據，完成點跡或報告的處理，更新與航跡之間的關聯(lián)，得到水平方向上各項數(shù)據，包括速度、位置等。而對于高度和垂直速度等垂直方向上的數(shù)據，會借助卡爾曼濾波和垂直機動決策算法運算得到。利用多個監(jiān)視源掌握飛機的飛行動態(tài)，可以利用采集到的數(shù)據，對多雷達航跡進行計算和預測，保證了結果的精準性。當多個ADS-B地面站同時監(jiān)視一架飛機時，所得數(shù)據仍然可以作為單一數(shù)據進行融合，由此可見，空管自動化系統(tǒng)的數(shù)據處理，不會因ADS-B系統(tǒng)的不同而受到影響。利用多雷達航跡跟蹤器，可以通過多種監(jiān)視對飛機航跡進行跟蹤，進而完成航跡的初始化、維持、更新以及取消等各項操作指令。此次研究所用INDRA系統(tǒng)，是按照4s的固定頻率更新航跡的，其變化是連續(xù)的，且呈明顯周期性特點。對于同一航班的系統(tǒng)航跡來講，當變化周期不少于兩個，且航班號、位置及監(jiān)視源等關鍵參數(shù)均滿足要求時，可合并為一個單系統(tǒng)航跡。當前監(jiān)視數(shù)據處理服務器的研究方向，主要為廣播式空中交通信息服務，以及滿足GPS需求的警告信息的處理和顯示，與飛機導航的精準性存在密切聯(lián)系[3]。

2.3飛行計劃處理模塊

飛行計劃處理模塊主要由飛行計劃處理器組成，報文生成及計劃擬定都是在該模塊完成，具備自動識別與數(shù)據采集、航班識別、飛行計劃與系統(tǒng)航跡的相關、飛行計劃相關操作等功能。對于飛行計劃與系統(tǒng)航跡的相關功能來講，需要考慮的到的因素包括航班號、航班24位地址碼、二次代碼、地理位置等，如果當前和之前的二次代碼與地理位置相關時，則會更新飛行計劃，同時會以航班標牌形式現(xiàn)實出來，另外也可以采用手動輸入方式進行相關。如果兩個系統(tǒng)航跡有著一致的二次代碼時，進行相關時還需要進行一致性檢驗，4D軌跡和系統(tǒng)航跡相同時完成相關，否則需要采取手動方式。

2.4動態(tài)顯示處理模塊

動態(tài)顯示處理模塊，主要是借助空中交通態(tài)勢顯示器，更加直觀的將ADS-B系統(tǒng)各項數(shù)據呈現(xiàn)給管制員，提供人機交互界面，同時還可以提供決策輔助，減輕管制員的工作負擔。Giant模塊所顯示的數(shù)據主要包括ADS能力和連接建立指示符、導航完整性控制指示符、CPDLC能力和連接建立指示符、下兩個航路點等，并在對應的目標航班標標牌上顯示出來。而對于帶有ADS-B信息的航跡，管制員能夠選擇使其與一個ADS-B位置報告關聯(lián)。

3.總結

ADS-B技術已經成為了空管自動化系統(tǒng)中的一項關鍵技術，并且基于多雷達與ADS-B數(shù)據融合需求，該項技術將會發(fā)揮著越來越重要的作用，可以解決地形復雜和海拔較高地區(qū)民航監(jiān)視技術難題。結合INDRA自動化系統(tǒng)對ADS-B技術的具體應用進行探討，可以提供借鑒和指導，有利于其應用優(yōu)勢的有效發(fā)揮，顯著提升了空管水平，對于促進我國民航事業(yè)發(fā)展意義重大。

參考文獻

[1]陳巍.ADS-B技術在空管自動化系統(tǒng)中的應用[J].工程技術：文摘版，2016，（8）：251-251.

[2]余闐.淺析烏魯木齊空管中心ADS-B接入自動化系統(tǒng)優(yōu)化與研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2017，（31）：193-194.

[3]黃丹珺.ADS-B技術在INDRA空管自動化系統(tǒng)中的設計與應用[J].中國高新技術企業(yè)，2017，（1）：41-43.