空管自動(dòng)化系統(tǒng)中ADS—B技術(shù)的應(yīng)用

陳亞菲

【摘要】ADS-B技術(shù)是當(dāng)前空中交通管制中的一項(xiàng)主要技術(shù)，以自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)，在提升飛機(jī)相互監(jiān)視能力、加強(qiáng)場(chǎng)面活動(dòng)監(jiān)視、實(shí)現(xiàn)飛行信息共享等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】空管自動(dòng)化系統(tǒng)；ADS-B技術(shù)；應(yīng)用

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然帶來(lái)交通的進(jìn)步，空中交通的流量正在不斷增加，在這個(gè)過(guò)程中，空中交通管制就成為了一項(xiàng)極其重要的任務(wù)，工作人員必須要?jiǎng)?chuàng)新工作方法，積極學(xué)習(xí)新型的工作理念，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，從而在最大限度上消減傳統(tǒng)技術(shù)的限制，不斷提升空管的工作效率和工作質(zhì)量，ADS-B技術(shù)是極為先進(jìn)的空管方法，通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)飛行信息的共享，從而及時(shí)掌握飛機(jī)的動(dòng)態(tài)，應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況。

一、ADS一日系統(tǒng)簡(jiǎn)介

ADS-B技術(shù)在通信和監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用方面，展示了非常豐富的功能，將沖突的探測(cè)、避免、解決、ATC監(jiān)視、ATC一致性監(jiān)視和機(jī)艙綜合信息顯示完美的結(jié)合起來(lái)，同時(shí)也為新航行系統(tǒng)提升了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。ADS-B是廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視的英文縮寫(xiě)，對(duì)空對(duì)空監(jiān)視實(shí)行實(shí)施，包括了信息源、信息傳輸通道、信息處理與顯示三個(gè)部分，將監(jiān)視和通信融為一體，并通過(guò)航空電子設(shè)備得到其主要信息，比如通過(guò)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）、慣性參考系統(tǒng)（IRS），飛行管理器和其它機(jī)載傳感器等手段獲取，其主要信息顯示了有關(guān)飛機(jī)的經(jīng)度、緯度、高度、時(shí)間的位置信息，以及航跡角、航線拐點(diǎn)、沖突告警信息、飛機(jī)的識(shí)別信息等等可能的信息，另外，比如飛機(jī)航向、風(fēng)速、風(fēng)向以及外界溫度等附加信息也有顯示。ADS一對(duì)飛機(jī)思維位置信息的通過(guò)有效算法和提取處理，以偽雷達(dá)畫(huà)面給用戶(hù)實(shí)時(shí)的呈現(xiàn)一個(gè)清晰和直觀的背景地圖、航跡、交通態(tài)勢(shì)分布、參數(shù)和報(bào)文窗口。ADS-B以網(wǎng)狀、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式，通過(guò)多地面站和機(jī)載站，進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向通信。ADS-B接收機(jī)與空管系統(tǒng)和其它飛機(jī)的機(jī)載ADS-B連接起來(lái)，處理接收其他飛機(jī)和地面的廣播信息傳送給機(jī)艙綜合信息顯示器，這樣無(wú)論空地，都可以實(shí)時(shí)的提供速度、高度、飛機(jī)是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降、以及沖突告警、避碰策略、氣象等信息。

二、空管自動(dòng)化系統(tǒng)中ADS-B技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

（一）信號(hào)接人模塊

INDRA系統(tǒng)信號(hào)接人模塊主要功能為接收并預(yù)處理監(jiān)視數(shù)據(jù)，在前端處理裝置（SEE）處完成，包括外部接口設(shè)備和監(jiān)視數(shù)據(jù)比選單元兩部分。ADS-B系統(tǒng)采集到的監(jiān)視數(shù)據(jù)，通過(guò)外部接口設(shè)備所配置的主備雙通道傳輸至監(jiān)視數(shù)據(jù)比選單元。外部接口設(shè)備由分路器、復(fù)用器、交換機(jī)等裝置組成，對(duì)于串口傳輸和網(wǎng)口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，最多可分別同時(shí)支持32路和72路。數(shù)據(jù)傳輸格式為ASTERIXCat021/023，可選用HDLC、X.25、IP組播三種協(xié)議傳輸。雙通道模式可以避免主通道異常造成數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸問(wèn)題，同時(shí)也可以在兩條通道中自由切換，當(dāng)兩條通道均能夠正常使用時(shí)，則系統(tǒng)會(huì)根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，如果主通道數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量較低，則會(huì)通過(guò)備用通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用戶(hù)自身也可以采取手動(dòng)方式切換通道。并且，監(jiān)視數(shù)據(jù)比選單元還具備時(shí)間戳處理功能。

（二）多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合模塊

監(jiān)視數(shù)據(jù)處理服務(wù)器是多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合模塊的核心設(shè)備，主要功能為對(duì)空中交通態(tài)勢(shì)進(jìn)行快速、精準(zhǔn)、連續(xù)處理，包括監(jiān)視數(shù)據(jù)的采集和處理、飛行計(jì)劃擬定、多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理、ADS數(shù)據(jù)跟蹤等，并將處理結(jié)果傳輸至監(jiān)視數(shù)據(jù)顯示單元和安全警告服務(wù)器。數(shù)據(jù)的識(shí)別分四步完成，分為目標(biāo)報(bào)告接受、目標(biāo)數(shù)據(jù)過(guò)濾、數(shù)據(jù)傳輸格式轉(zhuǎn)換、子功能分配。以多雷達(dá)航跡跟蹤器為例，為方便坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換與統(tǒng)一，并過(guò)濾目標(biāo)數(shù)據(jù)，主要對(duì)點(diǎn)跡或報(bào)告進(jìn)行處理，其他類(lèi)型數(shù)據(jù)的處理則在此之前完成。如果需要時(shí)刻了解飛機(jī)的水平位置，則多雷達(dá)航跡跟蹤器會(huì)先運(yùn)用交互式多模型過(guò)濾數(shù)據(jù)，完成點(diǎn)跡或報(bào)告的處理，更新與航跡之間的關(guān)聯(lián)，得到水平方向上各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括速度、位置等。而對(duì)于高度和垂直速度等垂直方向上的數(shù)據(jù)，會(huì)借助卡爾曼濾波和垂直機(jī)動(dòng)決策算法運(yùn)算得到。利用多個(gè)監(jiān)視源掌握飛機(jī)的飛行動(dòng)態(tài)，可以利用采集到的數(shù)據(jù)，對(duì)多雷達(dá)航跡進(jìn)行訓(xùn)算和預(yù)測(cè)，保證了結(jié)果的精準(zhǔn)性。當(dāng)多個(gè)ADS-B地面站同時(shí)監(jiān)視一架飛機(jī)時(shí)，所得數(shù)據(jù)仍然可以作為單一數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，由此可見(jiàn)，空管自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，不會(huì)因ADS-B系統(tǒng)的不同而受到影響。利用多雷達(dá)航跡跟蹤器，可以通過(guò)多種監(jiān)視對(duì)飛機(jī)航跡進(jìn)行跟蹤，進(jìn)而完成航跡的初始化、維持、更新以及取消等各項(xiàng)操作指令。

（三）飛行計(jì)劃處理模塊

飛行計(jì)劃處理模塊主要由飛行計(jì)劃處理器組成，報(bào)文生成及計(jì)劃擬定都是在該模塊完成，具備自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集、航班識(shí)別、飛行計(jì)劃與系統(tǒng)航跡的相關(guān)、飛行計(jì)劃相關(guān)操作等功能。對(duì)于飛行計(jì)劃與系統(tǒng)航跡的相關(guān)功能來(lái)講，需要考慮的到的因素包括航班號(hào)、航班24位地址碼、二次代碼、地理位置等，如果當(dāng)前和之前的二次代碼與地理位置相關(guān)時(shí)，則會(huì)更新飛行計(jì)劃，同時(shí)會(huì)以航班標(biāo)牌形式現(xiàn)實(shí)出來(lái)，另外也可以采用手動(dòng)輸人方式進(jìn)行相關(guān)。如果兩個(gè)系統(tǒng)航跡有著一致的二次代碼時(shí)，進(jìn)行相關(guān)時(shí)還需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)， 4D軌跡和系統(tǒng)航跡相同時(shí)完成相關(guān)，否則需要采取手動(dòng)方式。

（四）動(dòng)態(tài)顯示處理模塊

動(dòng)態(tài)顯示處理模塊，主要是借助空中交通態(tài)勢(shì)顯示器，更加直觀的將ADS-B系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給管制員，提供人機(jī)交互界面，同時(shí)還可以提供決策輔助，減輕管制員的工作負(fù)擔(dān)。Giant模塊所顯示的數(shù)據(jù)主要包括ADS能力和連接建立指示符、導(dǎo)航完整性控制指示符、CPDLC能力和連接建立指示符、下兩個(gè)航路點(diǎn)等，并在對(duì)應(yīng)的目標(biāo)航班標(biāo)標(biāo)牌上顯示出來(lái)。而對(duì)于帶有ADS-B信息的航跡，管制員能夠選擇使其與一個(gè)ADS-B位置報(bào)告關(guān)聯(lián)。

三、結(jié)語(yǔ)

ADS-B系統(tǒng)對(duì)空中交通管制的發(fā)展具有十分重要的意義。根據(jù)沖突檢測(cè)和交通態(tài)勢(shì)圖顯示，可實(shí)現(xiàn)飛行器相互監(jiān)視和指揮，從而增加航行的安全性。通過(guò)有效減小飛行器在空域內(nèi)的最小間隔，可增大空域容量，提高空域資源的利用率。隨著ADS-B技術(shù)的發(fā)展，ADS-B在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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