關于AirNet空管自動化系統(tǒng)監(jiān)視數據處理的研究

楊炎熙

摘 要：AirNet空管自動化系統(tǒng)由中國民航第二研究所研發(fā)，是一套基于Linux多任務操作系統(tǒng)的空管自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要對監(jiān)視數據和飛行計劃數據進行處理，為管制員提供航空器在空中的飛行動態(tài)信息、安全間隔信息和相關告警信息。AirNet空管自動化系統(tǒng)是管制員進行空中交通管制的重要工具，是空管運行部門主要的空中監(jiān)視手段。本文主要對AirNet空管自動化系統(tǒng)監(jiān)視數據處理功能進行研究，以便更好地掌握和使用該系統(tǒng)。

關鍵詞：AirNet;空管自動化系統(tǒng);監(jiān)視數據;前置處理;融合處理

中圖分類號：V355文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）05-0041-03

Abstract： The AirNet air traffic control automation system was developed by the Second Research Institute of CAAC， which is a set of air traffic control automation system based on Linux multitasking operating system. This system mainly processes surveillance data and flight plan data， and provides controllers with flight dynamics information， safety interval information and related warning information of the aircraft in the air. The AirNet air traffic control automation system is an important tool for controllers to conduct air traffic control， and it is the main air surveillance method of air traffic operation departments. This paper mainly researched and analyzed the monitoring data processing functions of the AirNet air traffic control automation system， in order to better master the use of the system.

Keywords： AirNet;air traffic control automation system;surveillance data;pre-processing;fusion processing

AirNet空管自動化系統(tǒng)采用開放式體系和分布式計算的系統(tǒng)結構，能夠處理多種監(jiān)視數據，具有處理精度高、時效性強、系統(tǒng)運行穩(wěn)定等特點[1-2]。系統(tǒng)航跡進行各種告警處理，對雷達目標高度進行QNH修正，在雷達目標丟失后能夠通過飛行計劃外推顯示。

1 AirNet空管自動化系統(tǒng)的特性

1.1 可靠性和可用性

系統(tǒng)在架構體系上體現出容錯性和可用性管理功能。可用性管理功能通過一套分層的服務來提供高級別應用所需的良好環(huán)境，這種方法通過封裝底層函數簡化了應用軟件。系統(tǒng)的所有設備能夠保證滿足大多數空管自動化系統(tǒng)環(huán)境可靠性、可維護性的嚴格標準[3]。系統(tǒng)使用的設備可以進行自檢測、錯誤檢測和隔離，系統(tǒng)所有關鍵部分都采用冗余技術。

1.2 開放系統(tǒng)結構和模塊化設計

系統(tǒng)內部采用標準TCP/IP和UDP/IP通信協(xié)議，具備標準的雷達數據、電報數據、AIDC、ADS等接口，能與外部系統(tǒng)實現信息的互聯。每個主要的子系統(tǒng)功能都由獨立的功能模塊實現，每個模塊都封裝了它所需要的數據，通過這種方法定義好內部通信標準。

2 AirNet空管自動化系統(tǒng)的設計

如圖1所示，系統(tǒng)劃分為三套網絡：工作網絡（A網、B網）保證服務器和工作站間的信息交換，旁路網絡（C網）采用獨立的交換機、獨立的旁路服務器，以解決A、B網癱瘓后雷達數據的不間斷向管制席位顯示的問題。

3 AirNet空管自動化系統(tǒng)監(jiān)視數據處理研究

3.1 監(jiān)視數據前置處理原理

如圖2所示，監(jiān)視數據前置服務器（SDFP）通過外部接口，將接收的雷達數據（點跡、航跡、點航跡）、ADS-B數據、MLAT數據、氣象雷達數據進行質量監(jiān)控、雙通道數據比選、格式轉換、坐標變換等處理，然后將預處理后的監(jiān)視數據提供給監(jiān)視數據融合服務器（MSDP）使用。

監(jiān)視數據融合服務器（MSDP）對預處理后的監(jiān)視數據行融合處理、單通道目標過濾、航跡動態(tài)跟蹤、目標QNH高度修正、高度跟蹤處理、航跡過載處理等。對融合后的綜合航跡進行平滑處理，防止航跡由于數據源的不穩(wěn)定而出現跳變。最終將形成穩(wěn)定的系統(tǒng)航跡進行輸出，顯示終端（SDD）接收到處理后的系統(tǒng)航跡進行輸出顯示，為管制員提供空中航空器實時的動態(tài)信息。

3.2 監(jiān)視數據前置處理

3.2.1 監(jiān)視數據接收和解析。監(jiān)視數據前置處理系統(tǒng)（SDFP）由監(jiān)視數據分配器DS-4、協(xié)轉設備MPDC和兩臺互為冗余的服務器組成。監(jiān)視數據前置處理系統(tǒng)（SDFP）將接收到的各種監(jiān)視源信號轉換為Airnet空管自動化系統(tǒng)可以識別的內部格式，支持的數據格式種類較多，如ASTERIX、MP2、CD2、Toshiba、MHT4008-2006等格式。系統(tǒng)根據監(jiān)視數據離線參數的配置，進行不同類型數據的解析。

3.2.2 監(jiān)視數據質量監(jiān)控。監(jiān)視數據前置處理系統(tǒng)（SDFP）對各監(jiān)視源數據進行實時的質量監(jiān)控。SDFP監(jiān)視的數據質量指標有9個。一是數據有無，判斷設定時間內有無接收到監(jiān)視數據。二是幀校驗，根據CRC校驗來判定系統(tǒng)收到的錯誤數據包與總數據包的比值，該校驗與信號傳輸鏈路有關。三是數據延時，根據接收數據的時效性進行判斷，如果延遲過大，則數據就失去了有效性。四是扇區(qū)連續(xù)性，根據正北和扇區(qū)等服務信息檢查該指標，否則不檢查。五是數據精度，檢查測試目標相對于其標準位置的偏移值。六是數據必備項有無，對二次點跡數據進行必備數據項信息檢查，并對航跡數據進行必備數據項信息檢查。七是數據項有效性檢驗，要計算出現不合法數據項值的目標數與總目標數據之比。八是目標連續(xù)性，要計算相鄰周期內同一目標不連續(xù)出現的次數與總目標之比。九是采用時間窗口滑動工具，對指定時間段內的原始數據質量進行上述指標的統(tǒng)計。

3.2.3 監(jiān)視數據通道比選。SDFP對于每個監(jiān)視數據源都可以配置為雙通道數據接入，如果兩通道均有數據輸入，系統(tǒng)默認該監(jiān)視源采用自動比選通道模式，會不斷對兩個通道的數據質量監(jiān)控指標進行比較。

3.2.4 監(jiān)視數據坐標轉換。地心空間直角坐標系統(tǒng)，是目標從雷達本地坐標系統(tǒng)變換到以跑道中心為系統(tǒng)中心點的坐標系統(tǒng)的基礎。等距方位投影，是目標坐標和其他空域坐標（機場、終端區(qū)、航路等）變換到以跑道中心為系統(tǒng)中心點的坐標的關鍵。AirNet空管自動化系統(tǒng)的坐標轉換算法獨立于具體的橢球體參數，如果所有空域信息和地心空間直角坐標采用相同的橢球體參數，則坐標變換是準確的。

3.3 監(jiān)視數據融合處理

3.3.1 監(jiān)視數據融合處理概念。監(jiān)視數據融合處理包含：單監(jiān)視源區(qū)域目標屏蔽，雷達航跡非初始化區(qū)域處理，航跡關聯、跟蹤、融合，目標高度跟蹤及高度突變處理，QNH修正，航跡過載處理，緊急狀態(tài)告警，SPI狀態(tài)提示，重復二次代碼告警等。

3.3.2 單監(jiān)視源目標屏蔽。單監(jiān)視源目標屏蔽指定監(jiān)視源在劃定區(qū)域內的目標：參數取自filter.cfg地圖文件，可在DBM上的作圖工具中畫出屏蔽區(qū)域地圖，設置屏蔽高度范圍，并指定要屏蔽的監(jiān)視源ID號。當指定雷達的目標落在該區(qū)域的高度范圍內時，目標被屏蔽。

3.3.3 單監(jiān)視源非初始化處理。對于某些質量較差的監(jiān)視源，可能在某個區(qū)域經常出現假目標的情況。為了防止這種情況的出現，系統(tǒng)允許為指定監(jiān)視源劃定區(qū)域。當該區(qū)域內出現新目標時，直接丟棄不用。但對于區(qū)域外進入該區(qū)域的目標，要最大程度避免雷達質量不佳帶來的干擾。

3.3.4 監(jiān)視數據融合處理流程。一是航跡關聯。滿足相關條件的目標關聯為同一目標，分配相同的系統(tǒng)航跡號。不同雷達航跡相關條件為：應答機代碼相同（無應答機代碼的判斷24位地址碼）;距離小于相關距離;高度差小于相關高度;航向差小于相關航向。二是數據融合：對于多雷達目標數據進行加權融合處理，本系統(tǒng)采用動態(tài)權重和靜態(tài)權重相結合的算法來計算融合。三是航跡跟蹤：對已融合的系統(tǒng)航跡，需要進行濾波跟蹤處理，使目標位置更接近實際位置，防止目標位置突然跳變的情況。

4 結語

本文主要對AirNet空管自動化系統(tǒng)監(jiān)視數據處理進行了探究，并且詳細地介紹了監(jiān)視數據處理的流程，分析了監(jiān)視數據前置處理和監(jiān)視數據融合處理的工作原理?？傊钊雽W習掌握該系統(tǒng)，對空管行業(yè)的技術保障人員來說尤為重要。

參考文獻：

[1]成都民航空管科技發(fā)展有限公司.AriNet空管自動化系統(tǒng)技術手冊[Z].2019.

[2]成都民航空管科技發(fā)展有限公司.AriNet空管自動化系統(tǒng)監(jiān)視數據手冊[Z].2019.

[3]李平.空管自動化系統(tǒng)概述[J].科技廣場，2011（6）：72-74.