北京大興國際機場A-SMGCS 高級地面監視引導系統中監視數據的處理

邢 晉

（華北空管局，北京 100621）

0 引言

北京大興國際機場（Beijing Daxing International Airport）于2014年12月開始動工，于2015年9月全面開工。2019年9月25日，機場正式投入運營。北京大興國際機場建設并運行著全國首個四級標準的高級機場場面活動目標引導及控制系統即A-SMGCS 高級地面監視引導系統（advanced-surfacemovementguideandcontrolsy stem，簡稱“A-SMGCS 系統”），居世界領先地位。

在A-SMGCS 高級地面監視引導系統中，監視功能是系統各種功能正常運行的基礎。ASMGCS 系統監視信號源引接了包含多部場面監視雷達、2部航管雷達、多部ADS-B（廣播式自動相關監視）基站，以及多點相關監視系統的監視源數據。通過接收多種監視源數據，并進行解析及融合處理，可實現對機場場面覆蓋范圍內的航空器和車輛進行連續的定位與標識。并在管制席的態勢界面上顯示活動目標（航空器和車輛）的運動態勢。

圖1

1 監視數據的來源

A-SMGCS 高級地面監視引導系統接入的各類監視數據可為不同種類的目標報告信息。航管雷達監視源分為一次、二次、S模式等，主要監控空中目標落地階段以及最后的五邊降落階段，為較高高度的目標提供監視服務；ADS-B 監視源、場監雷達監視源及正在積極建設的多點相關監視源可對在機場場面范圍內活動的航空器和車輛進行連續的定位與標識，主要為地面及低高度目標提供監視服務。系統對各個監視源的數據進行完整性和有效性檢查，經過篩選的數據進行校準、配對，實現單雷達數據處理的融合，形成穩定的單雷達航跡目標，可在態勢界面上單獨進行查看。同時也為后續多傳感器的目標跟蹤和處理提供數據基礎。

2 監視數據的融合

A-SMGCS 高級地面監視引導系統在單監視源數據的基礎上，采用多種濾波方法建立動力學模型和觀測模型，對多路監視源數據進行融合處理，計算生成系統綜合航跡位置信息，并顯示在系統態勢界面內。系統綜合航跡是充分運用多源信息的冗余性和互補性的結果，較各路單監視源數據更為精確平滑，在系統的日常使用中更具有適用性。

圖2

3 監視數據的更新周期

A-SMGCS 高級地面監視引導系統對處于不同階段的監視目標采取更新周期自動可變的處理方式。

當某一目標只有航管雷達探測到目標時，融合航跡的更新周期為4s；當場監雷達、ADS－B 監視源、多點相關監視源可以同時探測到目標時，系統融合航跡的更新周期自動變為1s，保證系統融合航跡的更新周期為參與融合數據源的最小更新周期。

對于空中落地目標，當其位于最后的五邊降落階段時，系統將在航管雷達4s 更新報告的數據基礎上，結合飛機降落運動模型，將航跡周期插值為2s 更新，以提高系統跟蹤的實時性，同時有利于實現空中航管雷達4s 信號源與地面監視1s 信號源的平滑過渡。靈活可變的數據更新周期，對于管制人員使用A-SMGCS 高級地面監視引導系統為機組提供服務增加了可靠性與實時性。

4 地面目標航跡位置優選和智能計算

A-SMGCS 高級地面監視引導系統對于場面上多信號源覆蓋區域內的同一目標進行航跡數據的計算處理時，系統將同時實時計算各個信號源報告位置與其歷史運動趨勢的變化關系并進行優選處理，同時結合數據的分布規律進行優化過濾，將報告位置與其他信號源有明顯差異、或運動軌跡明顯偏離正常軌跡的信號源進行自動排除，減少單路錯誤的信號源信息對綜合航跡位置產生的干擾，提高目標的準確性和可靠性。

A-SMGCS 高級地面監視引導系統計算綜合航跡位置時，實時判斷信號源報告位置與機場物理地形的相關關系（如跑道中心線，滑行道中心線，草坪等），結合機場物理地形數據和歷史航跡的運動趨勢，在保證航跡真實性和機動性的前提下，對信號源報告的位置誤差進行小幅度糾錯和抖動抑制，并通過平滑濾波算法提高綜合航跡的穩定性和平滑度。

5 不確定目標的識別與抑制

A-SMGCS 高級地面監視引導系統實時監測距離相近目標的運動軌跡及趨勢，當兩相鄰目標運動趨勢及歷史軌跡完全相似且距離小于正常管制運動間隔時，系統會識別該目標對是否為分裂目標，并將分裂目標進行抑制。A-SMGCS 高級地面監視引導系統中的場監雷達監視源屬于一次雷達，通過雷達回波反射確定目標位置。雷達回波會因為建筑物、車輛等回波干擾或天氣原因不可避免的產生各類不確定目標。系統通過信號源的特殊跟蹤及融匯區域的細化設置，盡可能地減少場監雷達報告假目標對系統觀測的影響。

A-SMGCS 高級地面監視引導系統針對單監視源可設置以下特殊跟蹤融合區域：單監視源生效區；單監視源丟失區；單監視源初始航跡抑制區；單監視源數據不可信區；單監視源融合優先級區。

6 結束語

在A-SMGCS 高級地面監視引導系統的各項功能中，監視功能是各種功能正常運行的基礎。監視功能的設計對于運動目標定位精確，標識清晰，既要確保目標監視的準確性、可靠性，又要保證控制引導、路徑規劃等數據處理功能的實時性和靈活性，同時又要具有較高的可操作性、先進性和人－機界面的友好性。

A-SMGCS 高級地面監視引導系統為管制員提供直觀可視的操作界面，大幅提高了大興機場交通的通暢率及運行效率，同時減輕管制員和機組工作人員的工作負荷。