空管自动化ADS-B信号预处理系统的研究

孙沂

（民航安徽空管分局，安徽 合肥 230051）

1ADS-B基本原理

ADS-B信号预处理系统主要构成要素为多个地面站和机载站，通过“多对多”网点的形式进行数据的双向通信。在机载通信设备中，采用广播式的方式将处理模块中接收到的导航信息公布出来，并在接收到其他飞机在地面中所传递的信息以后，将其传送到机舱显示器当中。

在ADS-B预处理系统当中，主要是将通信与监视相结合，共同汇集在同一个信息系统当中，主要构成部分为信息传输、信息源、信息处理。在该系统中发布的主要信息为飞机上的四维位置和其他信息，包括风速、高度、航向等。这些信息将从相关电子设备中获，包括全球卫星导航系统、飞行管理器、惯性导航系统等。将预处理系统中的信息，采用“空对空”“空对地”等数据链广播形式传播。

2 ADS-B预处理系统及各个模块

2.1 预处理系统

ADS-B信号预处理系统建立的主要作用是促进该技术在中南地区的推广和使用。在预处理系统当中，使多条ADS-B信号在进入系统之前实施监视、过滤和融合，并且在遵循系统要求的基础上，将信号输出。在该系统中包含多种多样的模块类型，比如协议转换模块、信号融合模块、评估子系统模块、系统软件模块等，并通过双网冗余的方式进行设计，使系统的运行效率和质量得到明显提升。

2.2 模块功能

2.2.1 协议转换模块

该模块中的主要作用在于将ADS-B原始信号向TCP/IP组播信号转变，然后将信号分别发送到A网和B网当中。

通常情况下，ADS-B的原始信号格式为TCP/IP或者是HDLC。也可以采用将路由器连接其中的方式来实现协议转换，或者是利用经济性较强的ARM开发的方式，利用开发部署对程序进行转换。GPS时钟模块也属于预处理系统中的主要模块之一，其主要作用是对GPS原始信号的接收，利用NTP服务的方式，将时钟服务在其他模块中发挥出作用，也可以将该模块与服务器相连接，或连接到开发板当中，以此来实现信号的接收。

2.2.2 信号融合模块

在该模块中，主要作用是对多路ADS-B信号在进入系统内部之前进行处理，然后按照相关规则进行融合、分配、过滤，最终将多路信号汇集成一路后输出。在信号融合模块当中，应在多台服务器中设置此模块，进而以多条路径将信号输出，保障信号处理和输出的效率和质量。在预处理系统当中，还能够对该信息的信号源进行分析，通过相关配置文件和手工查询等方式将信号源查找出来并输入其中。此外，对输入信息的安全性和质量等方面进行检测，保障信号中的格式、帧、Cat21、CRC等信息进行实时检测。如果发现其中存在异常现象，则及时发出警报。

在众多输入信号当中，部分信号在质量方面难以充分符合系统的要求，对此，可以按照相关设置将这些整路的信号屏蔽，划分到飞行目标黑名单当中，并且对格式、帧、Cat21、CRC等信息错误的现象进行实时检测，将不符合相关设置要求的飞行目标和数据包等过滤，可以通过Cat21的方式，上述数据项能够根据实际需求进行整改和配置，由于自动化系统不同，因此，对上述各项要求也不可避免地存在一定的区别，因此，在对相同的飞行目标频率进行设置的过程中，只能够发送一次输出频率的数据。在录制模块当中，可以对多路格式、帧、Cat21、CRC等信息信号进行录制，在录制的过程中可能会受到GPS时钟的干扰，可以使用时间戳的方式来解决。在回放模块当中，可以对单一的信号进行回放处理，还可以对多路信号进行回放处理，值得一提的是，回放模块还能够支持多路信号的同步对比演示。

2.2.3 评估子系统功能

在该模块当中，主要是对上述其他模块中产生的数据结果进行分析和处理，并对各项相关数据指标进行评估，同时，也支持将各项数据指标在同一个屏幕中进行展示和对比。在指标评估过程中，所包含的主要内容为：航班的运行正常性、覆盖面积、可靠性、高度和速度等信息的评估，尤其是在对航班的高度和速度等方面信息进行评估时，可以通过对位置、高度等数据信息进行对比的方式来完成。为了使判断变得更加精准，为其提供更加科学的参照标准，在预处理系统中采用Telephonics的方式与航班的运行轨迹相结合，以此形成参照基准，对航班的速度、高度、具体位置等信息进行评估，虽然与实际状况不可避免地存在一定的误差，但精准度能够得到明显提升，误差数值也能够被控制在合理的范围之内。

2.2.4 系统软件模块

在预处理系统当中，软件模块也属于其中较为重要的模块之一，为了能够使目标得到精准确定，使系统的使用变得更加便利，可以采用适当的开发工具起到辅助作用，使此次开发任务高效完成。对此，可以利用Linux系统作为运行平台，将协议转换、信号融合和GPS时钟等多个模块融入其中，以此来实现系统功能的有效扩展。此外，利用Windows系统平台的方式进行开发，使状态监控、录制、质量测评、回放等模块功能得到进一步完善和提升。

3 结束语

综上所述，在科学技术飞速发展的背景下，ADS-B技术诞生，其作为一种新型的技术在航空事业中得到了广泛应用。ADS-B技术在空管自动化信号预处理系统中的应用，能够将其通信和监视作用充分发挥出来，提升系统运行的效率和质量。在预处理系统当中，包括协议转换、信号融合、评估子系统、系统软件等多个模块，ADS-B技术的应用使监控、录制、质量测评、回放等功能得到了进一步的完善和提升，促进了系统的健康、高效运行。

参考文献：

［1］李成功，辛晓娜，裘小晨，等.基于云计算技术的新一代空管信息系统架构研究［J］.计算机应用与软件，2017，34（07）：61-65.

［2］刘春香.空管安全风险管理信息系统的综合评价及优化研究［D］.湖北：武汉理工大学，2015.