空管自動化ADS-B信號預處理系統(tǒng)的研究

孫沂

（民航安徽空管分局，安徽 合肥 230051）

1ADS-B基本原理

ADS-B信號預處理系統(tǒng)主要構成要素為多個地面站和機載站，通過“多對多”網(wǎng)點的形式進行數(shù)據(jù)的雙向通信。在機載通信設備中，采用廣播式的方式將處理模塊中接收到的導航信息公布出來，并在接收到其他飛機在地面中所傳遞的信息以后，將其傳送到機艙顯示器當中。

在ADS-B預處理系統(tǒng)當中，主要是將通信與監(jiān)視相結合，共同匯集在同一個信息系統(tǒng)當中，主要構成部分為信息傳輸、信息源、信息處理。在該系統(tǒng)中發(fā)布的主要信息為飛機上的四維位置和其他信息，包括風速、高度、航向等。這些信息將從相關電子設備中獲，包括全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)、飛行管理器、慣性導航系統(tǒng)等。將預處理系統(tǒng)中的信息，采用“空對空”“空對地”等數(shù)據(jù)鏈廣播形式傳播。

2 ADS-B預處理系統(tǒng)及各個模塊

2.1 預處理系統(tǒng)

ADS-B信號預處理系統(tǒng)建立的主要作用是促進該技術在中南地區(qū)的推廣和使用。在預處理系統(tǒng)當中，使多條ADS-B信號在進入系統(tǒng)之前實施監(jiān)視、過濾和融合，并且在遵循系統(tǒng)要求的基礎上，將信號輸出。在該系統(tǒng)中包含多種多樣的模塊類型，比如協(xié)議轉換模塊、信號融合模塊、評估子系統(tǒng)模塊、系統(tǒng)軟件模塊等，并通過雙網(wǎng)冗余的方式進行設計，使系統(tǒng)的運行效率和質量得到明顯提升。

2.2 模塊功能

2.2.1 協(xié)議轉換模塊

該模塊中的主要作用在于將ADS-B原始信號向TCP/IP組播信號轉變，然后將信號分別發(fā)送到A網(wǎng)和B網(wǎng)當中。

通常情況下，ADS-B的原始信號格式為TCP/IP或者是HDLC。也可以采用將路由器連接其中的方式來實現(xiàn)協(xié)議轉換，或者是利用經(jīng)濟性較強的ARM開發(fā)的方式，利用開發(fā)部署對程序進行轉換。GPS時鐘模塊也屬于預處理系統(tǒng)中的主要模塊之一，其主要作用是對GPS原始信號的接收，利用NTP服務的方式，將時鐘服務在其他模塊中發(fā)揮出作用，也可以將該模塊與服務器相連接，或連接到開發(fā)板當中，以此來實現(xiàn)信號的接收。

2.2.2 信號融合模塊

在該模塊中，主要作用是對多路ADS-B信號在進入系統(tǒng)內(nèi)部之前進行處理，然后按照相關規(guī)則進行融合、分配、過濾，最終將多路信號匯集成一路后輸出。在信號融合模塊當中，應在多臺服務器中設置此模塊，進而以多條路徑將信號輸出，保障信號處理和輸出的效率和質量。在預處理系統(tǒng)當中，還能夠對該信息的信號源進行分析，通過相關配置文件和手工查詢等方式將信號源查找出來并輸入其中。此外，對輸入信息的安全性和質量等方面進行檢測，保障信號中的格式、幀、Cat21、CRC等信息進行實時檢測。如果發(fā)現(xiàn)其中存在異常現(xiàn)象，則及時發(fā)出警報。

在眾多輸入信號當中，部分信號在質量方面難以充分符合系統(tǒng)的要求，對此，可以按照相關設置將這些整路的信號屏蔽，劃分到飛行目標黑名單當中，并且對格式、幀、Cat21、CRC等信息錯誤的現(xiàn)象進行實時檢測，將不符合相關設置要求的飛行目標和數(shù)據(jù)包等過濾，可以通過Cat21的方式，上述數(shù)據(jù)項能夠根據(jù)實際需求進行整改和配置，由于自動化系統(tǒng)不同，因此，對上述各項要求也不可避免地存在一定的區(qū)別，因此，在對相同的飛行目標頻率進行設置的過程中，只能夠發(fā)送一次輸出頻率的數(shù)據(jù)。在錄制模塊當中，可以對多路格式、幀、Cat21、CRC等信息信號進行錄制，在錄制的過程中可能會受到GPS時鐘的干擾，可以使用時間戳的方式來解決。在回放模塊當中，可以對單一的信號進行回放處理，還可以對多路信號進行回放處理，值得一提的是，回放模塊還能夠支持多路信號的同步對比演示。

2.2.3 評估子系統(tǒng)功能

在該模塊當中，主要是對上述其他模塊中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結果進行分析和處理，并對各項相關數(shù)據(jù)指標進行評估，同時，也支持將各項數(shù)據(jù)指標在同一個屏幕中進行展示和對比。在指標評估過程中，所包含的主要內(nèi)容為：航班的運行正常性、覆蓋面積、可靠性、高度和速度等信息的評估，尤其是在對航班的高度和速度等方面信息進行評估時，可以通過對位置、高度等數(shù)據(jù)信息進行對比的方式來完成。為了使判斷變得更加精準，為其提供更加科學的參照標準，在預處理系統(tǒng)中采用Telephonics的方式與航班的運行軌跡相結合，以此形成參照基準，對航班的速度、高度、具體位置等信息進行評估，雖然與實際狀況不可避免地存在一定的誤差，但精準度能夠得到明顯提升，誤差數(shù)值也能夠被控制在合理的范圍之內(nèi)。

2.2.4 系統(tǒng)軟件模塊

在預處理系統(tǒng)當中，軟件模塊也屬于其中較為重要的模塊之一，為了能夠使目標得到精準確定，使系統(tǒng)的使用變得更加便利，可以采用適當?shù)拈_發(fā)工具起到輔助作用，使此次開發(fā)任務高效完成。對此，可以利用Linux系統(tǒng)作為運行平臺，將協(xié)議轉換、信號融合和GPS時鐘等多個模塊融入其中，以此來實現(xiàn)系統(tǒng)功能的有效擴展。此外，利用Windows系統(tǒng)平臺的方式進行開發(fā)，使狀態(tài)監(jiān)控、錄制、質量測評、回放等模塊功能得到進一步完善和提升。

3 結束語

綜上所述，在科學技術飛速發(fā)展的背景下，ADS-B技術誕生，其作為一種新型的技術在航空事業(yè)中得到了廣泛應用。ADS-B技術在空管自動化信號預處理系統(tǒng)中的應用，能夠將其通信和監(jiān)視作用充分發(fā)揮出來，提升系統(tǒng)運行的效率和質量。在預處理系統(tǒng)當中，包括協(xié)議轉換、信號融合、評估子系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等多個模塊，ADS-B技術的應用使監(jiān)控、錄制、質量測評、回放等功能得到了進一步的完善和提升，促進了系統(tǒng)的健康、高效運行。

參考文獻：

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