信息融合技术在空中交通管制中的应用探微

杨倖

摘 要：随着时代的不断发展，人们对飞机不再陌生，但是飞机在空中飞行过程中并不是畅通无阻的，一只小鸟，一阵气流都会在一定程度内给飞机飞行带来危险，所以，为了飞机的飞行安全，空中交通管制成为航空部门关注的重点，本文从空中交通管制入手，对其进行了简单的讲解，说明空中交通管制存在的意义，然后对多雷达数据处理系统进行了讲解，将多雷达数据处理系统与单一雷达数据管理进行了比较，在最后讲述了多雷达数据的配送，对其产生的误差的消除方法进行了简单的讲解。

关键词：信息融合技术；空中交通管制；飞行安全

中图分类号：TM73 文献标识码：A

飛机，在给人们的出行带来便利的同时，也带来了一定的危险。在飞机飞行中，如果不能进行正确的航迹策划和指挥，很容易造成飞机飞行过程中不受控，给人们的出行带来一定的危险，飞机不仅对驾驶员的要求比较高，对于进行交通管制的工作人员的要求更高，他们承担着飞机上所有人的生命安全，必须进行更加细致的判断，使飞机的飞行更加安全。

一、空中交通管制

空中交通管制是指利用一些现代的手段维持空中的秩序，保证飞机的飞行安全。目前在我国民航技术中，交通管制已经得到全面普及，但是在目前的中国，空中交通管制还存在着很多的限制性：首先，管制语音通话不能够直接被识别，对于管制员的工作内容不能形成强有力的监督，对其指挥中的错误不能进行判断与及时阻止。而且对于高层飞行中出现的因为气流导致的颠簸与冲突不能进行及时的控制。

其实质是对飞机飞行过程中的各项数据信息可以实现精确的传输与加工，并且给出完善的方针，在其发展中需要对其进行不断的改良，提高其安全性。在目前对于其安全性的完善主要有两种方案：

第一，对该系统中的各单元分别进行升级。这种方案具有极大的局限性，需要投放大量的资金，改善周期也比较长，而且还不能对其通信形成有力的监管。

第二，将数字化集成技术融入该系统的实现中，首先，需要完成其信息的集成化，使用计算机以及数据库的实现，将该系统中所需要的信息进行汇总整理和处理，高度实现信息的共享，同时对于信息管理中心出现的意外状况及时上报，及时处理；然后，在信息集成的基础上，实现系统的集成，将各个管理系统进行联系，提升管理高度，同时在一定意义上使其得到更高的经济收益。对于该方案的实现，目前还有两个问题，一个是信息的形态不止一种，另一个是对不同结构的数据进行集成会有一定的难度。

二、多雷达数据处理系统

多雷达数据处理系统是指使用多台雷达对同一个空间的空中的数据进行测量，同时对其进行不断地融合与处理，使其可以构成完整的系统以便得到准确率更高的目标状态信息。同时使用该系统进行信息的整理可以实现多种数据的多种处理，使其可以获得更加准确及时的信息处理。

如果只使用一部雷达进行检测，如果该雷达出现问题将跟踪目标遗失或者其精度出现问题，则很有可能会出现这种问题，影响管理人员的判断。如果实现多雷达数据处理，及时在追踪过程中一部雷达出现问题，也会有其他雷达及时将准确的信息进行反馈，极大地增强了信息传递的准确性。所以在信息处理的过程中，需要使用到尽量多的雷达传输的数据进行信息的分析，将其进行一系列的整理之后将其上报至空中管制工作人员以及报警系统进行接下来的分析，判断其接下来应该进行的方案。

将多套数据进行整理的过程可以划分为几个等级：

第一等是实现目标数据处理的根本需要，由多台雷达得到的位置和飞机特性等信息对目标的数据库、飞行轨迹以及其原始的信息进行确定。

第二等是对飞机的位置信息进行判断整理，由系统对监测目标的数据，目标与目标之间存在的关系和对其模型的对比确定信息。

第三等是对目标的空间态势进行全面分析，帮助其完成整体的方案确定，使其方案的确定同时考虑到飞机飞行过程中的整体环境。

在实现第一等处理的时候需要使用目标几何位置相互融合的多方位算法，对于多雷达检测得到的数据信息进行同时的整理分析，实现该信息与数据库中的目标的高度相关性，接着对于数据库中的目标实现其状态的估测，从而使其得到相对来说最准确的数据处理。

对于空中交通管制中多种数据融合整理的实现，目前还没有找到一种既可以保证其精度又可以保证其简洁性的算法，但是在现在航线的设定中，一般情况下都是采用直线飞行的轨迹，进行的转弯等一系列紧急制动都属于对于飞机航行的阻碍，存在着一定的不确定性，在行为发生之前，没有办法进行准确的评估，所以只能在其发生之后使用自适应滤波对其进行补偿。

加权融合算法是目前航空中最普遍使用的算法，可在一定意义上实现更加精准的位置判断，理想状态中，使用该算法的过程中需要使用所有数据在某一时间点的目标状态进行估算，同时需要将各种矩阵变为加权因子进行计算。

使用多雷达数据融合系统可以实现多种传感器的有效融合，更加多方位的获取信息和处理信息，同时也可以实现多种数据的有效融合以及多方传输。

在目前的空中交通管制中，最常使用的系统为分布式处理系统，一方面是因为其灵活性以及生命力顽强等特性满足交通管制应用方面的需求；另一方面是因为其具有很高的安全性以及开放性。

三、多雷达数据的配送

在使用分布式多雷达数据处理系统的过程中，需要将多个雷达的本地航迹融合转化为中心处理器的交通轨迹，就必须要把每一条雷达采用时空转换的方式使其映射到中心处理器，该过程就是空中交通管制的多雷达数据的配送。

在该系统的使用过程中，各雷达之间存在着一定的性能差异，会在一定意义上造成中心处理器分析产生错误判断，该种错误判断就是多雷达数据的配送误差。造成这种误差主要是由于各雷达制造厂家没有一个统一的标准，例如：

同一个区域间的雷达网络中各个站点其探测数据的性能缺乏标准；还有各个雷达对于航空轨迹的测量没有一个标准的精度；除此之外，对于测量目标不能够准确测量其距地面的距离，在数据的转换中造成误差；第四，在进行坐标位置的转换过程中，转换的公式的精度不能满足最后数据汇总整理的需求。

结语

在21 世纪的今天，地面交通已经很难满足人们的出行需求，飞机以其便捷性与安全性成为越来越多的人远途出行的首要选择，在目前的科技中，信息融合已经成为空中管理势在必行的方向，但是在空中管理，由于不同的雷达都具有各自的跟踪标准，对于数据的采集都会产生一定量的偏差，这种误差属于系统误差，对于该种误差，需要从各个雷达站点的数据中分析出其与中心系统的误差，对自身的航空轨迹进行一定的数据补偿，才能将其在一定意义上彻底消除。

参考文献

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