空管自動化系統中雷達處理的優化

文/朱弘

空管自動化系統中雷達處理的優化

文/朱弘

隨著我國航空航天事業的發展，國內的空域流量得到了很大提升，高峰時期的航班量屢創新高。在航班量的快速增加的同時，對空管自動化系統雷達處理也提出了更高的要求。本文通過對空管自動化系統雷達處理進行研究，以期可以為我國的航空航天事業注入力量。

空管自動化系統 雷達處理 數據研究

雷達處理作為空管自動化系統的一個重要部分,受各類因素的影響,在進行數據融合處理時,時常會發生部分目標分裂的不利情況,對我國的空管工作造成嚴重的威脅。因此，相關部門通過對空管自動化系統的雷達處理進行深度研究，并通過有效對策解決問題,對確保空管工作順利安全進行具有重要的現實意義。

1 空管自動化系統概述

空管自動化系統主要是根據航管雷達收到的實時目標,進行復雜輔助的計算以及判斷,從而為相關管制工作人員提供真實準確飛機信息的一項重要設施,是我國現代化空中交通管制系統中的一個重要組成內容。就目前的實際情況來看，我國各個空管公司所運用的自動化系統主要有進口與國產兩類,但是其主要功能以及結構框架都基本雷同。

空管自動化系統一般主要有以下功能:第一，通過科學合理的數據融合算法對雷達數據進行有效處理,構建穩定的系統航跡；第二，處理各類型的報文,分析研究航路,確定雷達目標以及飛行計劃的自動與手動相關,并進行雷達目標的手動以及自動移交與單打印,在發生雷達目標丟失的現象后，可以根據飛行計劃有效外推航跡；第三，及時對系統航跡進行低高度告警、偏航告警、沖突告警與禁區以及危險區告警等相關處理，并通過QNH對雷達目標的高度及時進行復原；第四，同步準確記錄與回放雷達數據與系統航跡數據以及管制員屏幕操作。

與一般的空管自動化系統以及其基本結構基本相同,從AirNet空管自動化系統來看,主要包括雷達數據前端處理子系統(RFP)、雷達數據處理子系統(RDP)、雷達綜合數據顯示終端(SDD)、飛行數據處理子系統(FDP)、飛行數據顯示終端(FDD)、系統監控終端(CMD)、雷達數據記錄和回放子系統(DRP)、適配數據終端(DMS)等子系統。其中進行雷達數據處理的RDP以及進行飛行數據處理的FDP一直以來都是空管自動化系統中的兩個核心部分。

2 雷達數據格式轉換

就現在的實際情況進行分析，我國民航單位引進的空管雷達系統來源于很多個國家與相關企業,種類具有多樣性。例如引進美國 的RAYTHEON,WESTINGHOUSE,TELEPHONICS；引進意大利的ALENIA；以及引進法國的THOMSON；與引進日本的TOSHIBA,NEC等。以上設備在處理雷達數據信息的格式上有很大的差異,因此，為了有效滿足不同雷達之間的數據信息能夠科學合理的進行交互以及融合的目的,就一定到創建統一標準的雷達數據信息處理格式。除此之外，國家空管委還曾經制訂過一套雷達數據傳輸方式,主要用于規范空軍航管雷達,有效實現軍民雷達聯網,所以一定要認真研究國家空管委的雷達數據傳輸規劃，在滿足其規劃要求的基礎上，進行雷達標準格式的相關設計工作,并將這一規范納入到相關標準過程中。

3 目標航跡的坐標變換和時間對準

3.1 坐標變換

不同雷達的數據都是相對于各個不同的參考系顯示的,其中數據的表示方法也存在很大的差異,因此，在進行航跡相關以及融合操作之前一定要先把各項數據及時轉換到統一標準的系統坐標系。在實際操作過程中，統一坐標系大部分都是直角坐標系,其中坐標的原點一般確定于某雷達站或者是另外的某個數據處理中心。就目前的實際情況來看,國外普遍都是通過球極投影法實現坐標變換,但是這一方法確實也存在很多缺點，從一方面來講，球極投影盡管可以通過高階近似增加精度,但是因為地球是橢圓的而非是一個圓球,因此在進行投影操作時會造成一定的測量誤差；從另一方面來講，球極投影法能夠使得數據發生變形,如球極保角投影,它只能夠確保方位角不出現變形,但卻并不能保證斜距不發生變形,這樣就會造成系統誤差不再是常數,而與測量毫無關系。還有一種方法主要是通過地理坐標變換方法進行相關操作,此方法以地心坐標系為統一坐標系進行有效變換,屬于高精度的一項坐標變換方法。

3.2 時間軸對準

現如今我國已有的航管雷達時基還未能實現統一的GPS時鐘,各個不同地區的雷達的時間基準還存在一定的差異,導致出現基本固定的時基鐘差。在異地雷達到相關管制中心的遠距離數據傳輸過程中,極易發生不恒定的通訊延遲現象。因此為了統一時間基準，并有效解決數據通訊時間延遲的問題,可以在每個雷達數據輸出端給航跡數據賦予統一的GPS時間印記。在可以有效確保通訊延遲時間恒定不變的情況下,允許不給航跡數據增加GPS時間印記,可以通過用軟件方法來彌補時基鐘差。

3.3 雷達頭處理延時補償及正北校準

雷達頭的信號處理與取得數據以及雷達航跡跟蹤普遍都會有一定的處理延時,導致航跡數據輸出的時刻與雷達天線波束照射到目標的時刻相比,存在一定的延時現象,必須通過有效方法進行校正。通常情況下只需一次性校正就可以改善以上狀況。由于航管雷達標稱正北時與地理的正北不相同,實際指向存在一定是偏差,還會出現隨機漂移的現象,因此，在進行變換到管制中心統一坐標的時候, 一定要進行有效的正北偏差校正，一般只需一次性校正,不必進行實時補償。

4 結束語

綜上所述，近年來隨著我國經濟科技水平的提升，民航事業也得到了較大的發展。在這樣的大背景下，航空器的數量也在逐漸增加,造成在某個時刻同一空域或者是同一航線上的飛機非常擁擠的情況出現，對我國空域管制中心的管制能力帶來了嚴峻的調整。在這樣的情況下，為了可以準確提供空中狀況,在整個空域進行雷達覆蓋,并通過雷達數據處理系統(MRDPS)進行數據融合,不僅能夠將雷達的監視范圍擴大到各臺雷達能夠覆蓋的全部空域,而且還能夠有效提升雷達的目標監視質量以及增強其系統自身穩定性與可靠性，增強我國的航空航天技術水平。

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作者單位 中國電子科技集團公司第38研究所 安徽省合肥市 230088