空管自动化系统中ADS—B技术的实践

蒋欢

摘 要： ADS-B技术是当前空中交通管制中的一项主要技术，以自动相关监视技术为基础发展而来，在提升飞机相互监视能力、加强场面活动监视、实现飞行信息共享等方面具有显著优势，已经在空管自动化系统中得到了广泛应用。文章简要介绍了空管自动化与ADS-B技术，对ADS-B技术的实践应用进行了详细探究，具有启示和借鉴作用。

关键词： 空管自动化系统；ADS-B技术；实践应用；雷达数据；融合

近些年我国民航事业发展迅速，飞机数量和起降架次都有所增加，2016年全年飞行起降架次高达840万架次，民航在方便人们出现方面发挥着越来越重要的作用。但是飞机数量及起降架次的增多，使得民航交通拥堵现象也日益突出，对空中管制提出了更高的要求。而传统监视手段存在一定的技术局限性，尤其是在地形复杂和海拔较高地区，难以实现较为理想的监视效果，而ADS-B技术可以有效改善民航空中管制现状，具有较高的应用价值。

1.空管自动化及ADS-B技术介绍

要想实现ADS-B技术在空管自动化系统中的有效应用，应先提高对两者的基础认识。

1.1空管自动化系统介绍

空管自动化系统是地面指挥中心进行飞机航行管理和的调度的关键系统，能够利用雷达对飞机航行情况进行监视获取各项数据，包括飞行态势、飞行冲突、异常警告等，并通过对飞行计划进行处理，以动态电报形式将其传输给管制员，以此作为管理和调度决定的可靠依据，同时还可以提供必要管理手段，为飞机安全航行提供基础保障。在技术的发展和推动下，空管自动化系统也在不断更新升级，当前所用监视手段主要为雷达联网技术、多点定位给技术及ADS-B技术等，所以，加大对ADS-B技术实践应用的研究力度，对于空管自动化系统性能改善是非常重要且必要的。

1.2ADS-B技术介绍

ADS-B技术中文全称为广播式自动相关监视技术，能够在脱离人工控制前提下，借助机载装置获取其他航行飞机及地面飞机的各项参数，包括速度、高度、位置、航向等，进而实现对飞机状态的有效监视，为空管员提供所需信息。ADS-B系统由信息源、信息传输通道、信息处理和显示三部分组成，系统运行时，可借助全球卫星导航系统、机载传感器等航空电子设备获取飞机的各项基本数据，包括四维位置信息、附加信息、识别信息、类别信息等。然后再采用网状和多点对应方式，通过动态电报对各项数据进行双向传递，形成空空和地空通信通道[1]。最后再对各项数据进行处理，以伪雷达画面形式显示出来，供管制员使用和操作，完成空中交通管制任务。

2.空管自动化系统中ADS-B技术的实践应用

为更好地分析ADS-B技术在空管自动化系统中的时间应用，此次研究以INDRA自动化系统为例，对系统主要模块的工作过程进行了探究，具体包括信号接入模块、多雷达数据融合模块、飞行计划处理模块和动态显示处理模块。

2.1信号接入模块

INDRA系统信号接入模块主要功能为接收并预处理监视数据，在前端处理装置（SFE）处完成，包括外部接口设备和监视数据比选单元两部分。ADS-B系统采集到的监视数据，通过外部接口设备所配置的主备双通道传输至监视数据比选单元。外部接口设备由分路器、复用器、交换机等装置组成，对于串口传输和网口传输的数据，最多可分别同时支持32路和72路。数据传输格式为ASTERIX Cat021/023，可选用HDLC、X.25、IP组播三种协议传输[2]。双通道模式可以避免主通道异常造成数据无法传输问题，同时也可以在两条通道中自由切换，当两条通道均能够正常使用时，则系统会根据各项指标对比数据传输质量，如果主通道数据传输质量较低，则会通过备用通道进行数据传输，用户自身也可以采取手动方式切换通道。并且，监视数据比选单元还具备时间戳处理功能。

2.2多雷达数据融合模块

监视数据处理服务器是多雷达数据融合模块的核心设备，主要功能为对空中交通态势进行快速、精准、连续处理，包括监视数据的采集和处理、飞行计划拟定、多雷达数据处理、ADS数据跟踪等，并将处理结果传输至监视数据显示单元和安全警告服务器。数据的识别分四步完成，分为目标报告接受、目标数据过滤、数据传输格式转换、子功能分配。以多雷達航迹跟踪器为例，为方便坐标的转换与统一，并过滤目标数据，主要对点迹或报告进行处理，其他类型数据的处理则在此之前完成。如果需要时刻了解飞机的水平位置，则多雷达航迹跟踪器会先运用交互式多模型过滤数据，完成点迹或报告的处理，更新与航迹之间的关联，得到水平方向上各项数据，包括速度、位置等。而对于高度和垂直速度等垂直方向上的数据，会借助卡尔曼滤波和垂直机动决策算法运算得到。利用多个监视源掌握飞机的飞行动态，可以利用采集到的数据，对多雷达航迹进行计算和预测，保证了结果的精准性。当多个ADS-B地面站同时监视一架飞机时，所得数据仍然可以作为单一数据进行融合，由此可见，空管自动化系统的数据处理，不会因ADS-B系统的不同而受到影响。利用多雷达航迹跟踪器，可以通过多种监视对飞机航迹进行跟踪，进而完成航迹的初始化、维持、更新以及取消等各项操作指令。此次研究所用INDRA系统，是按照4s的固定频率更新航迹的，其变化是连续的，且呈明显周期性特点。对于同一航班的系统航迹来讲，当变化周期不少于两个，且航班号、位置及监视源等关键参数均满足要求时，可合并为一个单系统航迹。当前监视数据处理服务器的研究方向，主要为广播式空中交通信息服务，以及满足GPS需求的警告信息的处理和显示，与飞机导航的精准性存在密切联系[3]。

2.3飞行计划处理模块

飞行计划处理模块主要由飞行计划处理器组成，报文生成及计划拟定都是在该模块完成，具备自动识别与数据采集、航班识别、飞行计划与系统航迹的相关、飞行计划相关操作等功能。对于飞行计划与系统航迹的相关功能来讲，需要考虑的到的因素包括航班号、航班24位地址码、二次代码、地理位置等，如果当前和之前的二次代码与地理位置相关时，则会更新飞行计划，同时会以航班标牌形式现实出来，另外也可以采用手动输入方式进行相关。如果两个系统航迹有着一致的二次代码时，进行相关时还需要进行一致性检验，4D轨迹和系统航迹相同时完成相关，否则需要采取手动方式。

2.4动态显示处理模块

动态显示处理模块，主要是借助空中交通态势显示器，更加直观的将ADS-B系统各项数据呈现给管制员，提供人机交互界面，同时还可以提供决策辅助，减轻管制员的工作负担。Giant模块所显示的数据主要包括ADS能力和连接建立指示符、导航完整性控制指示符、CPDLC能力和连接建立指示符、下两个航路点等，并在对应的目标航班标标牌上显示出来。而对于带有ADS-B信息的航迹，管制员能够选择使其与一个ADS-B位置报告关联。

3.总结

ADS-B技术已经成为了空管自动化系统中的一项关键技术，并且基于多雷达与ADS-B数据融合需求，该项技术将会发挥着越来越重要的作用，可以解决地形复杂和海拔较高地区民航监视技术难题。结合INDRA自动化系统对ADS-B技术的具体应用进行探讨，可以提供借鉴和指导，有利于其应用优势的有效发挥，显著提升了空管水平，对于促进我国民航事业发展意义重大。

参考文献

[1]陈巍.ADS-B技术在空管自动化系统中的应用[J].工程技术：文摘版，2016，（8）：251-251.

[2]余阗.浅析乌鲁木齐空管中心ADS-B接入自动化系统优化与研究[J].科技创新与应用，2017，（31）：193-194.

[3]黄丹珺.ADS-B技术在INDRA空管自动化系统中的设计与应用[J].中国高新技术企业，2017，（1）：41-43.