ADS-B與空管監(jiān)視雷達數(shù)據(jù)的融合處理方式分析

李牧

摘 要：文章從ADS-B在空管監(jiān)視中的優(yōu)勢入手，重點對ADS-B數(shù)據(jù)與空管監(jiān)視二次雷達的融合處理方法進行了研究與分析，希望可以在維護人員開展維護工作、故障分析、改進融合機制等方面提供一定的參考和幫助。

關(guān)鍵詞：ADS-B;雷達;空管監(jiān)視;融合處理

航管監(jiān)視雷達系統(tǒng)是空管監(jiān)視中重要的部分，但其在應(yīng)用過程中還存在了一定的不足，陜西地區(qū)ADS-B設(shè)備于2020年已投入使用，其數(shù)據(jù)接入了自動化系統(tǒng)，與航管雷達數(shù)據(jù)融合處理后送至管制席位。ADS-B的應(yīng)用能夠有效解決到雷達系統(tǒng)在運行過程中存在的不足，有效提升航班監(jiān)視的整體水平。

1ADS-B在空管監(jiān)視中的優(yōu)勢

1.1ADS-B基本情況

ADS-B是廣播類型自動相關(guān)監(jiān)控，由機載設(shè)備通過GPS定位數(shù)據(jù)為目標定位，給用戶提供各種信息和監(jiān)控設(shè)備。ADS-B系統(tǒng)簡單，運行穩(wěn)定，使用UAT通信鏈路，傳輸速率為1Mbps，傳輸穩(wěn)定效率高，下行頻率為1090MHz，在報文傳輸中采用Asterix Cat021格式。

1.2優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的空中交通管制雷達相比，ADS-B有著明顯的優(yōu)勢：ADS-B地面站可以在多種環(huán)境下使用，成本低，維護和部署方便，ADS-B有著較高的定位精度，更快的數(shù)據(jù)更新率，對加強和增強飛機之間的安全協(xié)同起到了積極的作用。長遠來說，可通過ADS-B系統(tǒng)的廣泛使用逐步推進航空器間隔的縮短，提高空域容量，對于更好地應(yīng)對日益增長的空中交通有著積極的意義。

2ADS-B與航管監(jiān)視雷達融合處理方法

2.1構(gòu)建融合模型

為了實現(xiàn)ADS-B與航管雷達在自動化系統(tǒng)的融匯，需要建立一個數(shù)據(jù)校準、航跡識別、航跡相關(guān)的數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，在目標識別和定位相關(guān)的同時，構(gòu)建相應(yīng)的融合模型。民航主要是采用多雷達數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)作為其空中交通管制的主要形式，不同的雷達協(xié)同監(jiān)控不同目標區(qū)域，然后整合所有信息，進行數(shù)據(jù)校準，實現(xiàn)數(shù)據(jù)相關(guān)性[1]。

2.2數(shù)據(jù)融合的方式

為適應(yīng)ADS-B系統(tǒng)與雷達的融合，自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合主要采用組合式、集中式、分布式的融合方法?，F(xiàn)有的自動化系統(tǒng)是以航管雷達為主要監(jiān)視源，ADS-B數(shù)據(jù)作為其中的一個新數(shù)據(jù)源進行有效的融合，而ADS-B數(shù)據(jù)需要在數(shù)據(jù)中心先進行數(shù)據(jù)驗證，通過與雷達數(shù)據(jù)比對、時間驗證法等仔細分析每個站點數(shù)據(jù)，剔除錯誤數(shù)據(jù)后對正確的數(shù)據(jù)進行處理，送至自動化系統(tǒng)。單雷達所得到的航跡則是以自身為參考的，而在ADS-B數(shù)據(jù)融合技術(shù)的支撐下，其能夠?qū)⑽恢眯畔⑦M行轉(zhuǎn)換，進而形成為雷達數(shù)據(jù)形式。自動化系統(tǒng)對雷達和ADS-B數(shù)據(jù)進行充分的驗證，消除一些誤差數(shù)據(jù)，形成綜合航跡數(shù)據(jù)。所有傳輸?shù)阶詣踊到y(tǒng)的本地航跡都需要進行全面詳細的空間對準和坐標轉(zhuǎn)換，以減少信息不準確的情況。在目標關(guān)聯(lián)上，首先要對目標進行判斷，通過雷達二次代碼、ADS-B24位地址碼等進行目標關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)與相應(yīng)航跡的準確匹配[2]。

2.3多雷達和ADS-B數(shù)據(jù)融合處理

在自動化系統(tǒng)融合處理時，在對多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換和坐標轉(zhuǎn)換時，要考慮不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)差異，如時間參考點、空間參考坐標系等，這些內(nèi)容并不統(tǒng)一。雷達從雷達的實際地理位置出發(fā)，以此為參考點來檢測飛機的運動參數(shù)。ADS-B以GPS數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，可得到84坐標，在雷達和ADS-B目標數(shù)據(jù)跟蹤融合時，其主要任務(wù)是對其中的數(shù)據(jù)和信息進行校準，實現(xiàn)統(tǒng)一的格式，例如北校準，中央軸校準，坐標轉(zhuǎn)換等。

①時空對準。 在這一系統(tǒng)中，各個雷達與 ADS-B 是各自進行獨立運行的，因此，需要借助時空對準來實現(xiàn)對參考坐標的有效轉(zhuǎn)換，進而避免數(shù)據(jù)融合過程中出現(xiàn)加大的誤差。 ②系 統(tǒng)誤差配準與航跡關(guān)聯(lián)。 在系統(tǒng)誤差配準上，為了避免基于ADS-B 設(shè)備下數(shù)據(jù)坐標出現(xiàn)偏差，則就需要以測量的方式，借助矢量差結(jié)構(gòu)方程組來獲取這一誤差值，進而實現(xiàn)準確配準;在航跡關(guān)聯(lián) 上，所承擔的任務(wù)就是將雷達航跡與 ADS-B航跡進行關(guān)聯(lián)，進而實現(xiàn)系統(tǒng)性航跡的定位，在此過程中，則就需要借助馬賽克法以及統(tǒng)計加權(quán)法進行計算來獲取。 ③航跡融合。在完成上一工作內(nèi)容之后，需要在獲取多雷達航跡的基礎(chǔ)上，與 ADS-B 航跡進行融合，經(jīng)過實踐研究表明，采用優(yōu)選法亦或是加權(quán)平均法則能夠更加準確且高效的來實現(xiàn)航跡融合[3]。生成系統(tǒng)綜合航跡后，由于ADS-B數(shù)據(jù)的存在，航跡中有了每個航班的24位地址碼，系統(tǒng)MST（多傳感器數(shù)據(jù)融合模塊）會使得飛行計劃與系統(tǒng)航跡之間更加有效地相關(guān)，提高標牌內(nèi)容的豐富性與可靠性。

3結(jié)語

目前，ADS-B已經(jīng)在我國民用航空領(lǐng)域廣泛使用，是空管對航班進行空中監(jiān)視的重要手段。本文簡單闡述了ADS-B系統(tǒng)的優(yōu)點，重點對目前ADS-B數(shù)據(jù)與航管雷達在數(shù)據(jù)融合上的機制進行了分析。ADS-B系統(tǒng)與雷達信號融合有時還存在個別目標無法相關(guān)，引發(fā)目標漂移、跳變、分裂等情況，需要我們進一步深入研究目標融合的方法，不斷優(yōu)化融合機制，為ADS-B系統(tǒng)更加廣泛的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]嚴景謙. ADS-B與空管監(jiān)視雷達數(shù)據(jù)的融合處理研究[J]. 科學與財富，2017（18）：188-188，189. DOI：10.3969/j.issn.1671-2226. 2017.18. 181.

[2]吳勝前. 空管雷達數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的評估[J]. 科學咨詢，2021（23）：62-63.

[3]周日紅. 空管雷達監(jiān)視數(shù)據(jù)格式淺析[J]. 電子世界，2017（22）：56-57.