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(xiàn)有地面站30 個(gè)，ADS-B 運(yùn)行已進(jìn)入第二階段，但是部分地區(qū)部分高度仍存在盲區(qū)，對(duì)管制工作造成影響。因此我局決定陸續(xù)增加14 個(gè)站點(diǎn)以補(bǔ)充覆蓋部分監(jiān)視信號(hào)盲區(qū)，而ADS-B 補(bǔ)盲站點(diǎn)能否有效覆蓋到監(jiān)視盲區(qū)是目前急需驗(yàn)證的問題。本文提出了一種利用專業(yè)繪圖軟件對(duì)ADS-B補(bǔ)盲站點(diǎn)的覆蓋分析方法。

2 解決方法

利用專業(yè)的高程繪圖軟件加載新疆地區(qū)高程圖，對(duì)ADS-B 地面站參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，畫出ADS-B理論覆蓋圖。與管制協(xié)調(diào)航班以固定高度穿越補(bǔ)盲站點(diǎn)覆蓋區(qū)域，利用腳本篩選并格式轉(zhuǎn)換該站點(diǎn)ADS-B 數(shù)據(jù)于繪圖軟件加載顯示，和理論覆蓋圖對(duì)比，驗(yàn)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(guó)Blue Marble Geographic 公司研發(fā)的專業(yè)地圖繪制制作工具，該軟件的優(yōu)勢(shì)在于：

（1）該軟件考慮到對(duì)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(jù)自身需要進(jìn)行放大或縮小。

（3）該軟件開發(fā)較為完善，不需要進(jìn)行二次開發(fā)。

目前新疆空域內(nèi)EPDAG 至BEBEP 航段以及若羌以東有較為明顯的監(jiān)視盲區(qū)，為解決該問題，我們以焉耆站為例，首先將新疆地區(qū)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(shù)，軟件根據(jù)地形將自動(dòng)模擬出該站點(diǎn)的理論覆蓋圖，具體操作如下：

（1） 首先可從網(wǎng)上或者GlobalMapper 自帶Download Online data 中下載該區(qū)域的高程圖文件，選擇第三項(xiàng)Specigy Latitude/Longtitude Bounds of Are 指定經(jīng)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(guó)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(tái)站名字，Transmitter Elevation 輸入地面臺(tái)站高度30 米（臺(tái)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(shè)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(shè)置為0.01（參數(shù)越小越準(zhǔn)確，但加載速度越慢）。地球曲率1.3333 保持不變，點(diǎn)擊Transmitter Location 選擇Latitude/Longtitude 設(shè)置為焉耆站點(diǎn)經(jīng)緯度。Display Color 顏色可自選，點(diǎn)擊確定。

圖1 加載高程圖以及國(guó)境圖展示

圖2 焉耆站點(diǎn)7200 米理論覆蓋

圖3 格式轉(zhuǎn)換腳本

圖4 實(shí)際航班與理論覆蓋疊加圖

（4）設(shè)置完畢后點(diǎn)擊確認(rèn)，等待軟件自動(dòng)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(jiān)視盲區(qū)航段，由圖2 可知該航段在7200 米高空被焉耆地面站站點(diǎn)理論覆蓋。

4 實(shí)際數(shù)據(jù)

為驗(yàn)證理論覆蓋正確性，自動(dòng)化室協(xié)調(diào)管制員指揮航班號(hào)為CSN6867，執(zhí)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(diǎn)覆蓋區(qū)域，提取該航班ADS-B數(shù)據(jù)具體步驟如下：

（1）全疆ADS-B 數(shù)據(jù)是經(jīng)過二級(jí)數(shù)據(jù)處理中心的處理分發(fā)給自動(dòng)化系統(tǒng)，首先需提取該時(shí)間段CSN6867 航班的所有ADS-B 數(shù)據(jù)，在二級(jí)處理中心的ADCD 服務(wù)器中路徑為/home/cdatc/Airnet/adsbdata/中找到當(dāng)日所有ADS-B 數(shù)據(jù)，執(zhí)行應(yīng)用程序dataAnalysisConvert 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為文本文件。在該程序中可以轉(zhuǎn)換ADS-B 數(shù)據(jù)包內(nèi)多項(xiàng)數(shù)據(jù)，勾選“地面站編號(hào)”（用于區(qū)分地面站）、“航班號(hào)”（用于識(shí)別實(shí)驗(yàn)航班）、“經(jīng)緯度”（用于globalMapper 打點(diǎn)顯示）、“飛行高度”（用于掌握實(shí)際航班飛行高度）得到轉(zhuǎn)換完畢的文本文件。

（2）由于二級(jí)中心收集了全疆59 個(gè)站點(diǎn)的所有ADS-B 數(shù)據(jù)，每日日數(shù)據(jù)總量達(dá)到了45G，因此需要在程序轉(zhuǎn)換而來的文本中執(zhí)行LINUX 命令篩選所有關(guān)于“CSN6867”航班的ADS-B 文本數(shù)據(jù)，在得到的數(shù)據(jù)中再次篩選所有關(guān)于“50_0、50_1”（50 為二級(jí)中心數(shù)據(jù)庫(kù)配置焉耆站點(diǎn)，_0、_1 為該站點(diǎn)的兩個(gè)通道，目前只接_0）用來識(shí)別焉耆地面站。

（3） 經(jīng)過篩選最終得到航班號(hào)為CSN6867 的焉耆站點(diǎn)所報(bào)告的所有ADS-B 的文本數(shù)據(jù)，由于GlobalMapper 只識(shí)別KML 文件，因此將TXT 文本文件轉(zhuǎn)換為相同內(nèi)容的KML 文件，需在LINUX系統(tǒng)中執(zhí)行個(gè)人編寫的轉(zhuǎn)換腳本進(jìn)行轉(zhuǎn)換工作，腳本如圖3 所示。

（4）最后一步將該KML 文件導(dǎo)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(shí)軌跡，執(zhí)飛烏魯木齊至阿克蘇任務(wù)，黑色線條區(qū)域?yàn)檠申萢ds-b 站點(diǎn)理論覆蓋范圍，圓圈位置為監(jiān)視盲區(qū)， 該航班在EPDAG-POSOT-BEBEP（監(jiān)視盲區(qū)）全程航跡穩(wěn)定，未出現(xiàn)掉點(diǎn)現(xiàn)象。

5 結(jié)論

經(jīng)過與ADS-B 站點(diǎn)捕獲到的真實(shí)航班飛行軌跡的比對(duì)驗(yàn)證，該方法科學(xué)有效，可以為后續(xù)的補(bǔ)盲站點(diǎn)選址和ADS-B 站點(diǎn)規(guī)劃提供理論支撐。

本文提出了一種用GlobalMapper 對(duì)ADS-B 站點(diǎn)覆蓋進(jìn)行分析的方法，該方法可以對(duì)同一站點(diǎn)不同高度層，不同站點(diǎn)同一高度層的覆蓋情況進(jìn)行理論分析，從而在臺(tái)站建設(shè)前就確定補(bǔ)盲站點(diǎn)對(duì)目標(biāo)盲區(qū)的覆蓋效果。

在新技術(shù)應(yīng)用層面，利用自主編寫腳本及應(yīng)用程序配合GlobalMapper 可對(duì)所屬設(shè)備的常見故障進(jìn)行分析解析，例如ads-b 信號(hào)干擾、ads-b 數(shù)據(jù)解析、雷達(dá)數(shù)據(jù)解析等。同時(shí)對(duì)GlobalMapper 的靈活應(yīng)用也可推廣至甚高頻、雷達(dá)等視距傳播的無線電設(shè)備理論覆蓋應(yīng)用，為早日實(shí)現(xiàn)新技術(shù)的全面應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)建設(shè)民航強(qiáng)國(guó)奠定基礎(chǔ)。