空管自动化系统中雷达处理的优化

文/朱弘

空管自动化系统中雷达处理的优化

文/朱弘

随着我国航空航天事业的发展，国内的空域流量得到了很大提升，高峰时期的航班量屡创新高。在航班量的快速增加的同时，对空管自动化系统雷达处理也提出了更高的要求。本文通过对空管自动化系统雷达处理进行研究，以期可以为我国的航空航天事业注入力量。

空管自动化系统 雷达处理 数据研究

雷达处理作为空管自动化系统的一个重要部分,受各类因素的影响,在进行数据融合处理时,时常会发生部分目标分裂的不利情况,对我国的空管工作造成严重的威胁。因此，相关部门通过对空管自动化系统的雷达处理进行深度研究，并通过有效对策解决问题,对确保空管工作顺利安全进行具有重要的现实意义。

1 空管自动化系统概述

空管自动化系统主要是根据航管雷达收到的实时目标,进行复杂辅助的计算以及判断,从而为相关管制工作人员提供真实准确飞机信息的一项重要设施,是我国现代化空中交通管制系统中的一个重要组成内容。就目前的实际情况来看，我国各个空管公司所运用的自动化系统主要有进口与国产两类,但是其主要功能以及结构框架都基本雷同。

空管自动化系统一般主要有以下功能:第一，通过科学合理的数据融合算法对雷达数据进行有效处理,构建稳定的系统航迹；第二，处理各类型的报文,分析研究航路,确定雷达目标以及飞行计划的自动与手动相关,并进行雷达目标的手动以及自动移交与单打印,在发生雷达目标丢失的现象后，可以根据飞行计划有效外推航迹；第三，及时对系统航迹进行低高度告警、偏航告警、冲突告警与禁区以及危险区告警等相关处理，并通过QNH对雷达目标的高度及时进行复原；第四，同步准确记录与回放雷达数据与系统航迹数据以及管制员屏幕操作。

与一般的空管自动化系统以及其基本结构基本相同,从AirNet空管自动化系统来看,主要包括雷达数据前端处理子系统(RFP)、雷达数据处理子系统(RDP)、雷达综合数据显示终端(SDD)、飞行数据处理子系统(FDP)、飞行数据显示终端(FDD)、系统监控终端(CMD)、雷达数据记录和回放子系统(DRP)、适配数据终端(DMS)等子系统。其中进行雷达数据处理的RDP以及进行飞行数据处理的FDP一直以来都是空管自动化系统中的两个核心部分。

2 雷达数据格式转换

就现在的实际情况进行分析，我国民航单位引进的空管雷达系统来源于很多个国家与相关企业,种类具有多样性。例如引进美国 的RAYTHEON,WESTINGHOUSE,TELEPHONICS；引进意大利的ALENIA；以及引进法国的THOMSON；与引进日本的TOSHIBA,NEC等。以上设备在处理雷达数据信息的格式上有很大的差异,因此，为了有效满足不同雷达之间的数据信息能够科学合理的进行交互以及融合的目的,就一定到创建统一标准的雷达数据信息处理格式。除此之外，国家空管委还曾经制订过一套雷达数据传输方式,主要用于规范空军航管雷达,有效实现军民雷达联网,所以一定要认真研究国家空管委的雷达数据传输规划，在满足其规划要求的基础上，进行雷达标准格式的相关设计工作,并将这一规范纳入到相关标准过程中。

3 目标航迹的坐标变换和时间对准

3.1 坐标变换

不同雷达的数据都是相对于各个不同的参考系显示的,其中数据的表示方法也存在很大的差异,因此，在进行航迹相关以及融合操作之前一定要先把各项数据及时转换到统一标准的系统坐标系。在实际操作过程中，统一坐标系大部分都是直角坐标系,其中坐标的原点一般确定于某雷达站或者是另外的某个数据处理中心。就目前的实际情况来看,国外普遍都是通过球极投影法实现坐标变换,但是这一方法确实也存在很多缺点，从一方面来讲，球极投影尽管可以通过高阶近似增加精度,但是因为地球是椭圆的而非是一个圆球,因此在进行投影操作时会造成一定的测量误差；从另一方面来讲，球极投影法能够使得数据发生变形,如球极保角投影,它只能够确保方位角不出现变形,但却并不能保证斜距不发生变形,这样就会造成系统误差不再是常数,而与测量毫无关系。还有一种方法主要是通过地理坐标变换方法进行相关操作,此方法以地心坐标系为统一坐标系进行有效变换,属于高精度的一项坐标变换方法。

3.2 时间轴对准

现如今我国已有的航管雷达时基还未能实现统一的GPS时钟,各个不同地区的雷达的时间基准还存在一定的差异,导致出现基本固定的时基钟差。在异地雷达到相关管制中心的远距离数据传输过程中,极易发生不恒定的通讯延迟现象。因此为了统一时间基准，并有效解决数据通讯时间延迟的问题,可以在每个雷达数据输出端给航迹数据赋予统一的GPS时间印记。在可以有效确保通讯延迟时间恒定不变的情况下,允许不给航迹数据增加GPS时间印记,可以通过用软件方法来弥补时基钟差。

3.3 雷达头处理延时补偿及正北校准

雷达头的信号处理与取得数据以及雷达航迹跟踪普遍都会有一定的处理延时,导致航迹数据输出的时刻与雷达天线波束照射到目标的时刻相比,存在一定的延时现象,必须通过有效方法进行校正。通常情况下只需一次性校正就可以改善以上状况。由于航管雷达标称正北时与地理的正北不相同,实际指向存在一定是偏差,还会出现随机漂移的现象,因此，在进行变换到管制中心统一坐标的时候, 一定要进行有效的正北偏差校正，一般只需一次性校正,不必进行实时补偿。

4 结束语

综上所述，近年来随着我国经济科技水平的提升，民航事业也得到了较大的发展。在这样的大背景下，航空器的数量也在逐渐增加,造成在某个时刻同一空域或者是同一航线上的飞机非常拥挤的情况出现，对我国空域管制中心的管制能力带来了严峻的调整。在这样的情况下，为了可以准确提供空中状况,在整个空域进行雷达覆盖,并通过雷达数据处理系统(MRDPS)进行数据融合,不仅能够将雷达的监视范围扩大到各台雷达能够覆盖的全部空域,而且还能够有效提升雷达的目标监视质量以及增强其系统自身稳定性与可靠性，增强我国的航空航天技术水平。

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作者单位 中国电子科技集团公司第38研究所 安徽省合肥市 230088