广州区管ADS—B二级中心数据处理及配置分析

邹继科

摘要：分析ADS-B二级中心监视数据处理及配置的详细信息。通过单路数据、多路融合、旁路信号等数据的分析处理，介绍ADS-B系统输出数据的判定方法及配置生效流程。ADS-B二级数据处理中心可通过多种方式进行数据校验，能够灵活的管理系统软件及版本参数。今后，ADS-B系统将会以其稳定可靠的数据输出，更广泛的投入民航生产的保障中。

关键词：ADS-B；数据处理；配置

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）05-0001-03

中南地区空中交通管理局根据民航局统一部署，建立为ADS-B二级数据处理中心，主要由中南空管局网络中心研发。该数据处理中心主要实现ADS-B数据处理结果的直观展现，基于全国地图背景叠加显示ADS-B单路及多路融合处理后的航迹目标等信息，为客户提供便捷、灵活的人机交互操作窗口，呈现基于ADS-B监视技术的全新监视态势画面。

系统可以处理多种类型的监视数据，通过系统配置管理网站，可以对系统运行需要的软件和参数版本进行管理，包括统一的软件和参数安装、配置和升级。系统能保存当前和之前若干运行版本的参数和软件，并在特定情况下进行版本或参数的回滚操作。

1 ADS-B各类监视数据处理

ADS-B数据融合处理采用数据帧优选机制尽快传输数据帧，数据处理中心能对每个航迹进行跟踪，并保持二次代码、呼号、地速、空速、爬升率，GPS高度，航向等信息（保持时间可通过参数配置），在数据帧数据项缺失时补充数据项。系统能处理符合 ASTERIX CAT021 格式的 ADS-B 数据，包括0.26、1.4、2.1等版本；能接收处理地面站的状态信息，包括地面站运行状态数据输入接口：ASTERIX CAT023 V1.2或以上等信息。系统的监控处理能把地面站的状态信息显示在画面上。

1.1监视数据引接

ADS-B系统能同时接收处理多个不同的数据源经由不同的逻辑数据通道发送过来的ADS-B数据。广州区域管制中心ADS-B二级数据中心，最多可引接处理512路地面站或数据站数据。每个数据源（地面站或数据站系统）可最多同时接入2个通道的数据作为冗余，系统可自动或人工选择其中一个通道作为主通道，参与多路ADS-B数据融合处理，另一通道作为备通道，只做必要的质量监视而不参与多路融合。在系统切换主备通道时，不会影响系统对该数据源数据的正常处理。

1.2数据格式说明

ADS-B系统可引接处理符合 ASTERIX 标准规范中的021类和023类格式ADS-B数据，其中021类目标数据支持0.26、1.4、1.5、2.1等常见版本，023类地面站状态数据支持1.2版本。系统也支持在各通道数据中混合符合 ASTERIX 标准规范的247类格式数据，即格式版本说明信息，系统将检查247类数据中声明的数据格式版本与系统定义是否一致，不一致时以系统定义为准，同时在监控席进行格式不一致提示。每个数据通道传输的ADS-B目标数据可以使用不同的格式版本，但同一数据通道必须是同一版本。携带不同SAC和SIC信息的ADS-B数据必须通过不同的数据通道进入系统，系统将检查每个数据通道的配置定义与实际数据中声明的SAC/SIC的一致性，不一致则视为错误数据而进行丢弃。

1.3其他监视数据引接

系统还可引接符合ASTERIX标准规范的001/002类普通单雷达数据、048/034類S模式单雷达数据、062类综合航迹数据以及20类MLAT目标数据等用于和ADS-B目标数据进行对比验证

1.4 数据输入通道控制

系统对接入的每种监视数据的各个数据通道都可进行独立控制。控制方式包括自动或人工切换双通道中的A/B通道，以及关闭或打开某个通道。如果是ADS-B数据，还可控制某个通道的目标数据是否参与多路融合。对于配置为自动切换通道的ADS-B数据，系统通过实时监控通道数据质量根据算法选择数据质量较优的通道数据参与多路融合。

系统自动监控通道数据流量情况，可对通道设置流量上限，超过设置的流量上限可自动中断改通道数据输入，并可配置当该通道数据流量恢复正常后是否自动恢复对该通道数据的接收和处理。

1.5 数据解析处理

ADS-B系统数据的解析和处理包括单路数据、多路融合和旁路处理三个方面。

1.5.1 单路ADS-B数据解析和处理

系统对接收到的各路ADS-B目标数据进行解析和目标跟踪处理，过滤异常数据，形成高质量的稳定的单路目标航迹信息，并发布到目标态势界面上，用户可以选择单独观察任意一路ADS-B的目标态势，也可以将多路ADS-B单路目标同时叠加显示便于互相对比。

1.5.2多路ADS-B数据融合

系统对接收到多路ADS-B目标数据，判断其是否属于多个地面站同时收到的相同目标的数据，在数据质量通过验证的前提下根据先进先出的原则选择最先到达的地面站数据作为融合信号进行输出，其他地面站数据则进行过滤不在融合信号中输出，保证同一个目标在一个周期内只有一个可靠的目标信号输出。处理流程如图1所示。

图1 多路ADS-B数据融合流程

1.5.3 ADS-B旁路数据处理

系统配置有一台旁路处理服务器，与输出子网和输出子网直接相连。ADS-B原始数据接入系统后，除了经由输入子网进入运行子网进行正常处理之外，也会进入旁路处理服务器同时进行简化的旁路处理（不做多路融汇、可疑目标验证、质量监视和控制及更新周期调整），如果接入的原始数据有双路冗余，则系统将对这两路进行数据有无的判断，自动选择有数据的通道（不进行优选处理），最后采用专用数据通道向系统外进行转发。

2 ADS-B数据质量控制

ADS-B系统可以对数据的质量进行监控，包括对异常数据进行丢弃处理、对通道数据流量进行控制、对航迹目标数量控制、对数据格式及内容判断等操作，把控高质量的数据输送。

2.1异常数据处理

系统接收到的ADS-B数据在数据帧发送频率、帧长度、数据格式等方面发生异常和错误时，系统能进行适当的过滤丢弃等处理，不会对其他功能造成不良影响。

2.2 通道数据流量控制

系统对通道数据流量实施监控，每个通道可设置数据帧数量上限，对单位时间系统接收超过设置上限的数据帧数量时，系统会自动关闭该通道的数据接入，并在监控页面进行告警提示。当通道数据流量恢复正常后用户可配置是否需要自动恢复该通道数据的接收和处理。

2.3通道航迹目标数量控制

系统进行数据接收时可设置通道接收航迹目标上限，当通道单位时间接收到的航迹目标超过设置的上限时，系统自动中断该通道数据的接收和处理，并在监控页面进行告警提示。系统对融合目标超过系统要求上限时，对后续增加的目标数据直接丢弃不予处理。

2.4 数据格式及内容的判断

系统在处理ADS-B数据时，会对格式错误、长度异常、必要项缺失、SAC/SIC与通道定义不符、数据延时过大等数据异常帧进行丢弃，不参与后续数据处理流程。对数据帧质量因子进行解析判断包括NUC/NIC/SIL/NAC等，根据民航局规定对质量因子值不达标的数据进行丢弃。

2.5 重要数据项保持

系统会根据多个地面站收到的数据进行解析，对输出的融合数据检查其重要数据项是否存在，如有缺失则将系统保存的之前收到的存在该项的数据值填入输出的融合数据项中，保证输出的融合数据信息的完整性。

3 ADS-B数据虚假目标判别

ADS-B系统对虚假目标进行覆盖性符合验证、覆盖交叉验证以及TDOA算法验证，对于未通过算法验证的目标，判断为虚假目标，可以选择是否对其进行输出处理。

3.1覆盖性符合验证

系统会判断地面站收到的航迹数据是否在其设置的最大接收覆盖范围内，如超过配置的覆盖接收范围，则判断目标未通过该项验证。

3.2覆盖交叉验证

在ADS-B与雷达或其他监视数据重复覆盖范围内，若解析雷达或其他监视数据未得到ADS-B目标，则判断该目标未通过此项验证。

3.3 TDOA算法验证

目标被三个或三个以上地面站同时覆盖情况下，通过地面站接收数据记录的高精度时标利用TDOA算法计算得到一个目标位置，若计算得到的目标位置与解析目标数据帧得到的目标位置距离差超过设定的门限值，则判断该目标为通过此项验证。

使用TDOA为基础，雷达（雷达综合航迹）辅助的假目标判定机制。并可配置对外输出数据时是否输出假目标数据。

3.4虚假目标输出

对于判断为虚假的航迹目标，系统会在输出的融合数据帧中进行扩展位标识，用户可在数据输出配置中选择是否对其进行输出。

4 ADS-B数据输出

系统可定义多路逻辑数据输出通道（端口），可以选择单播、组播或广播输出，按照相同或不同的过滤或转换要求，同时向系统外输出ADS-B数据。各个通道输出数据的来源可以相同或不同，可以是某地面站的单路原始数据，也可以是系统进行多路融合后的综合目标数据。

4.1 可定制的过滤转换条件

对于每个输出数据通道，除了定义其输出地址及端口等基本参数外，还可分别定制下列过滤转换条件：

4.1.1输出数据的数据来源

系统可选择为融合目标信息或是某单路的原始信息。选择综合目标时可以选择是否过滤可疑目标，当选择原始数据时，可以选择输出的通道。

4.1.2输出数据格式

系统可以输出ASTERIX标准规范中的021类格式，版本可选择0.26、1.4、1.5、2.1其中之一，并支持选择需要输出的数据项。

4.1.3 其他限定条件

系统可设置更新周期（输出频率）为即时输出或定时若干秒输出；系统可设置为延迟若干秒输出，即输出的目标数据为若干秒之前的数据；系统输出限制空域为由一个或多个具有高度限制的三维柱体组合而成的立体空间，可设置为只输出此空域内的目标或者只输出此空域外的目标；也可设置为只输出或不输出指定航空公司的目标，可以设置多个航空公司三字码；可设置为只输出指定24位地址码的目标，或不输出指定24位地址码的目标，可以同时设置多个等多項限制信息。

5 ADS-B 参数管理

ADS-B系统参数配置分为系统运行参数配置管理、数据输出参数配置管理以及参数发布管理等功能。运行参数配置管理用来配置系统内部应用模块运行的各项参数；数据输出参数配置管理：配置系统数据输出相关参数；参数发布管理：对配置文件进行发布管理。

系统运行参数配置管理配置系统各个模块的运行参数，可对各个模块参数进行增、删、改、查等操作。对确认修改后的参数进行发布操作，参数发布完成后对应应用模块程序将自动重读配置文件，使得配置文件生效。

旁路参数管理可配置数据输出用户名称、数据传输方式、数据输出开关、发送数据IP和端口、服务器出口网卡IP，选择需输出的单站数据以及备注说明等。

5.1参数配置页面介绍

参数配置界面可以进行输入回放配置，用以配置回放系统输入的地面站数据，可配置的参数项有：需要进行回放的地面站数据、地面站通道、数据发送IP、数据发送端口、回放时间、回放倍数、回放操作、开始、终止、暂停、恢复等操作。

输出回放界面配置，用以配置回放系统输出的ADS-B数据，可配置的参数项有：数据输出对象、输出数据通道、数据发送IP、数据发送端口等常规操作。

数据质量分析参数配置，用以配置数据质量分析模块数据质量判断标准值，可配置的参数项有：数据质量统计周期、航空器最大速度、判断航迹消失时间、判断位置或高度跳变时间范围、判断位置跳变距离、判断高度跳变值、判断数据延时时间等信息。

航迹告警参数配置，可配置24小时内不同时间段航迹数量下限值，在相应时间段内如果航迹数量小于设定值则在监控界面进行告警提示，可配置的参数项有：时间段、最小航迹数、应用参数配置、对系统各个模块需要用到的参数进行汇总配置。

数据输出参数配置包括多边形参数配置、区域配置管理、数据输出参数配置。多边形配置管理配置数据输出需要过滤的多边形，可配置多边形高度以及组成多边形各个点的经纬度坐标，一个多边形可由多个点构成，用户可根据需求自行追加构成多边形的点；区域配置管理配置多个多边形组成的区域进行数据输出过滤，选择组成区域的多边形，一个过滤区域可由多个多边形组成。数据输出基础参数配置可配置数据输出对象，数据输出类型、输出周期、可疑目标输出开关、周期输出开关、周期输出时长、延迟输出开关、延迟输出时长、数据发送IP、数据发送端口、数据传输方式，选择组播发送时需配置组播地址。

数据输出时可配置过滤输出条件，如基站过滤、基站过滤取反，选择数据输出版本，支持数据高版本转低版本输出，可选择数据输出项，可对24位地址码、公司三字码、区域等进行过滤或取反过滤。

5.2参数发布

参数发布管理时对配置好的参数需要进行发布到对应服务器才能生效。系统可以对每个配置文件指定需要发布的服务器。可以对参数历史版本进行回退，对参数文件修改未发布的可选择更新配置文件。可以查看参数文件详情、发布或更新参数文件，对修改后未发布的参数文件进行发布更新，以及可以选择历史参数版本进行回退。用以指定参数文件需要发布的服务器，一份配置文件可以同时发送到多个服务器。

5.3系统管理

系统管理包括对用户、菜单、设备、配置等多方面的管理。对系统用户进行管理，包括对用户管理和用户组管理。用户管理可新增、删除、修改用户信息，将用户分配至需要的用户组，从而实现对用户的权限分配。用户组管理，可增加、删除、修改用户组，可对用户组进行权限分配。菜单管理，支持可以新建、删除、修改菜单栏。设备管理可以对系统所有设备信息进行管理，包括设备名称、别名、类型、CPU、硬盘、内存、厂家等。对系统设备网口进行管理，可以记录每个设备各个网口信息，如：网口编号、网口IP、所属子网、所属子网类型等信息。

6 结束语

综上所述，广州区管ADS-B二级中心可以处理ADS-B单路、多路融合、旁路航迹目标等信息。通过多种手段对数据质量的监控和判断，最终输送至欧洲猫自动化系统，提供可靠的监视源信息。随着科技的不断进步和发展，越来越多的新技术将投入到民航系统中，更好的保障安全生产！

参考文献：

[1] 吕小平.ADS-B技术介绍[J].空中交通管理，2005（4）.

[2] 中南民航空管通信网络科技有限公司.ADS-B二级中心技術手册[Z].

【通联编辑：谢媛媛】