ADS-B与空管监视雷达的融合处理方式综述

张文菁

摘  要：雷达系统在空管监视工作中发挥着重要作用，但也存在一定不足，实现ADS-B与空管监视雷达的充分有效融合，将能够良好适应飞行流量不断增加的现状，提升空域安全管理水平。文章主要是从ADS-B基本情况分析入手，重点介绍了ADS-B在空管监视中的优势，阐明了其和空管监视雷达融合的可行性，并提出了一些科学合理的融合处理方式，为切实有效推进空管监视工作的顺利有效开展提供了一定的参考和借鉴。

关键词：ADS-B;雷达;空管监视;融合处理

中图分类号：TN957.52 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）05-0113-02

1 概述

民航空管系统广泛使用雷达监视航空器，但雷达存在着一定的应用盲区，无法安装在一些特定地区。为了更好强化监视管理空域的整体效果，持续改善航空器的协同避撞性能，现阶段国内民航系统内部已经全面启动ADS-B建设工程。同时现阶段飞行流量持续增加，对于空中交通管制的监视技术也提出了较高的要求。ADS-B能够良好覆盖雷達的盲区，科学有效融合ADS-B和雷达，将能够更好的提升空域监视管理的整体水平，保障空域安全。

2 ADS-B在空管监视中的优势

2.1 ADS-B基本情况

ADS-B，广播式自动相关监视，从字面上来看，表明其不需要人工操作和地面询问，机载设备全面提供各项信息，为目标位置和用户提供监视设备，并且数据传输方式是以广播形式传递所有使用合适装备的用户。ADS-B工作原理，机载设备使用数据链系统，向地面站、同一区域内其他飞机传输信息，即飞机的四维位置信息及其他识别信息，通过广播的方式，促进管制员能实时监控飞机的状态。现阶段ADS-B的使用，主要是包含UAT、1090ES以及VDL-4这三种传输链路格式。（1）UAT是为了服务于ADS-B而专门设计的，采用简单的系统结构，拥有着较强的稳定性，在单一宽带信道中运行，传送率为1Mbps。（2）1090ES。这种传输链路在当前国内应用程度较高，其传输率同样为1Mbps，下行频率为1090MHz，脉冲编码是具体信息格式，传送报文过程中使用Asterix Cat021格式。（3）VDL-4。该这一链路形式主要使用VHF频段，传输速率为19.2kbps。

2.2 ADS-B的应用优势

ADS-B充分融合了多种现代信息技术，如通信技术、定位导航技术、地面设备技术以及民用航空机载设备技术等，其在良好提升设备运行效用，全方位覆盖航空监视范围，增强飞行员、管制员风险洞察能力，以及提升整体航空交通安全水平方面发挥着重要作用。通过ADS-B能够实现信息共享，使得飞行员能够及时感知到周围的飞行环境，保障了飞行安全。与传统形式的空管雷达相比，ADS-B也拥有着十分明显的优势：（1）ADS-B地面站能够适用于多种环境，不受地形限制，成本低且方便维护和部署。（2）ADS-B拥有着较高的定位精度，在强化和提升航空器之间协同能力方面发挥积极作用，相应的其促进飞行间隔有效减小，从而增加了空域容量，这在良好应对日益增加的空中流量方面具有积极意义。（3）ADS-B可以给地面管制人员和飞行员提供更多的目标信息，实现一体化监视，也就是保障空中与地面、空中与空中以及地面与地面之间的充分监视效果。雷达自身特征决定了其无法在所有地形环境中进行安装，通过使用ADS-B将能够良好应对这种情况，推进空中管制工作的全面有效实施。

3 ADS-B与空管监视雷达的融合处理方法

实现ADS-B和空管监视雷达之间的融合，一方面是优选法，管制终端只显示出雷达或者ADS-B的踪迹，并使用不同符号加以区分，简单明了，但是无法充分实现两者的结合，在ADS-B和雷达覆盖区域方面的系统航迹告警功能得不到实现;另一方面使用融合法，其相较于优选法，应用效果更为明显，本文主要研究融合法。

3.1 构建ADS-B和雷达数据融合模型

实现ADS-B和空管监视雷达的良好融合，需要构建专门性的数据融合系统，其中需要拥有着校准、相关、识别以及估计等功能，识别和估计环节中是实现实际融合的主要环节，而校准和相关则是主要服务于识别和估计的。以多个雷达为基础，和ADS-B保持着深入融合，构建起相应的融合模型，在充分保障空域监管效果方面起到良好作用。某民航企业采用三雷达数据融合系统，作为空管监视的主要形式，这三个雷达共同监视着某个拥有着不同目标的区域，并将所有的信息加以整合，开展数据校准工作，并实现数据相关，在此基础上将其纳入到状态估计和目标识别环节中，最终开展行为估计工作，得到最终的状态分析。

3.2 ADS-B和空管监视雷达数据融合的方式

3.2.1 分布式融合雷达系统应用情况

常见的数据融合系统中主要是使用了混合式、集中式以及分布式这三种类型，分布式融合方式更为适应ADS-B和雷达融合的情况，因而本文就其进行重点探讨。分布式融合系统运行中，是以现有多雷达空管监视系统作为基础和前提，将ADS-B作为新的信息来源进行整合，这样将能够推进后续融合环节的良好进行。具体使用ADS-B和雷达分布式融合系统的过程中，首先，需要将各个雷达、ADS-B所得到的数据进行全面校验，将一些错误数据加以及时剔除，形成航迹数据，得到目标状态估计结果。其次，凡是传输到ADS-B和多雷达融合系统中的本地航迹，都需要开展全面细致的时空对准和坐标变换工作，从而减少信息不够准确的情况出现。再者，需要重点关联和融合已经得到的各项系统航迹信息，这样将能够良好融合ADS-B和雷达监视[1]。

3.2.2 前端雷达数据处理方式

民航空管中心所传入的各项信息，包含各个雷达数据和ADS-B数据，在格式方面存在着较大差异，还有受到传统因素影响导致数据错误的情况，需要针对各项数据的格式进行细致分析，按照格式处理规则开展统一性的数据校验工作，在剔除错误数据之后，处理好各项正确数据。

3.2.3 单个雷达和ADS-B数据融合处理方式

使用单雷达和ADS-B开展数据融合处理工作，首先保证信息数据格式识别正确无误;其次，需要根据数据格式的情况，解释各项接收数据，并对其进行充分有效的转换，使其按照统一的数据格式加以展示，融合数据系统内部中使用大地经纬度坐标系，对于数据信息转换和整理工作提出了较高要求，除了转换格式之外，还需要变换坐标[2]。

3.2.4 多雷达和ADS-B数据融合处理方式

在多雷达的前提下，实现空管雷达监视和ADS-B的良好数据融合，第一，需要注意到各部雷达运行过程中，都存在着较大的不同，如时间参考点、空间、参考坐标系等，這些内容都不够统一，这就导致雷达都是从本雷达实际处于的地理位置入手，将其作为参考点，针对飞行器运动参数进行探测[3]。

第二，单雷达和ADS-B航迹，传输到后端开展处理工作，同样需要做好一系列的预处理工作，主要是校准各项数据和信息，实现格式的统一，如校正正北方位、对准时间轴、变换坐标等，使得各项数据都处于统一的时空参考坐标系统中，将各项数据融合过程中存在着的误差控制在最小限度内[4]。

第三，在单雷达数据处理的基础上，多雷达和ADS-B数据融合系统已经可以转化为统一格式，这些通过雷达探测的数据，想要构建融合系统结构模型，需要发挥分布式多传感器的作用[5]。开展航迹处理、跟踪处理工作，需要判断各个雷达的航迹是否是探测同一个目标而得到的，同时还需要将一些不同站点报告的目标进行有效合并，当然这些站点目标包含的类型有限：（1）目标位置存在相关性;（2）二次代码或者24bit地址码之间有相关性，且其中存在着唯一且同等的二次代码;（3）目标高度存在着相关性;（4）目标速度存在着一定的相关性。切实有效推进雷达数据和ADS-B数据实现合并，其合并原则较为类似，区别表现在ADS-B中的24bit地址码相关性更强[6]。

第四，数据融合系统同时使用ADS-B、雷达信息，所提供的系统航迹有最小位置误差。产生系统航迹之后，系统MST（多传感器数据融合模块）良好关联飞行计划和系统航迹。如果航迹中存在着二次代码，其和飞行计划之间的关联性，使得航迹标牌显示为拥有飞行计划的航班号[7]。

4 结束语

当前中国民航局已经全面启动了ADS-B建设工程，将其作为空中交通管制监视工作的重要方式。ADS-B良好适应了当前空中飞行流量持续增加的现实情况，并且能够弥补雷达在空管监视中的一些不足，以较高的定位精度，提升飞行器的协同避撞能力，从而给飞行器的正常运转创建出更为安全的环境。积极实现ADS-B与空管监视雷达的良好融合，需要注重结合这两种监视方式的特点，采用数据融合系统建设的方式，充分提升融合效果。

参考文献：

[1]黄裕文.二次雷达与ADS-B监视中的STCA虚警分析[J].通讯世界，2017（9）：131-132.

[2]卢升云.空管自动化系统的多雷达与ADS-B数据融合技术综述[J].通讯世界，2016（6）：109-110.

[3]王锐锋.浅析ADS-B空管监视系统的设计研究[J].科技尚品，2017（9）：154-155.

[4]高永刚.ADS-B监视技术功能探讨及特点分析——基于1090ES数据链[J].现代商贸工业，2018（4）：188-190.

[5]孙薇.ADS-B技术在空管中的应用分析[J].科技创新与应用，2016（15）：290-290.

[6]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.

[7]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.