浅谈ADS-B信号在空管自动化系统中的应用

朱丹

摘 要 ADS-B（Automatic Dependant Surveillance Broadcast）是基于全球定位系统，空对空、地空数据链交互的航空器监视技术，可减小已有的飞行安全距离，从而使空域内飞机容量得到提升，有效提高空中管制能力和飞行安全系数，将ADS-B数据接入自动化系统作为雷达覆盖的补盲和补充，通过ADS-B技术的应用可有效缩小飞行间隔，提高空域容量。本文主要讨论空管自动化系统接入ADS-B信号的方法和优缺点，及接入的相关技术问题。

关键词 ADS-B;空管自动化;技术问题

1ADS-B原理及国内现状

ADS-B是指广播式自动相关监视，A- Automatic自动，指无须人工介入，D-Dependant相关，指航空器通过星际当行系统、通过地空或空空数据链采用全向广播方式自动发送定位信息，S- Surveillance监视，能够对航空器的高度、速度、位置、航向、识别信息等进行监视，B- Broadcast广播，无须应答的数据传输方式。航空器若进入雷达覆盖盲区，自动化系统将无法对其进行实时跟踪扫描，未接入ADS-B信号的自动化系统在管制工作时难免出现目标丢失的情况，不利于航空器安全飞行。ADS-B的应用将大大提升管制工作的效率和安全性，尤其我国空域范围非常大，在偏远地区应用ADS-B弥补雷达盲区可提升提供给管制信息的实时性和准确性[1]。

目前我国已相继在西部地区如四川、西藏、新疆等地形复杂地区建立了ADS-B地面接收站，随着国内航空事业飞速发展， ADS-B一级数据处理中心有两个，二级数据处理中心有7个，ADS-B数据站有44个，ADS-B技术在我国空管领域正在飞速发展。

2西安空管自动化系统雷达信号的引接现状

西安区管自动化系统接入22部二次监视雷达，包括S模式和A/C模式雷达，基本实现空域双重/多重覆盖。但雷达地面站的建立位置限制难免使雷达监视范围内产生盲区。例如，在西安现场曾有本场起飞航班在进近区域飞入本场双雷达的顶空盲区导致目标短暂消失;两架航空器在同一部雷达的覆盖范围内由于距离过近引发雷达串扰导致目标丢失;某航空器在航路上仅可被单部雷达探测到，处于该雷达边界时目标不稳定而丢失。

3ADS-B接入空管自动化系统的方法

目前西安区管现场INDRA主用自动化系统和二所AirNet备用自动化系统均已完成ADS-B的信号接入测试，本节主要介绍西安现场ADS-B的引接方法和系统接入情况。

民航空管西北地区ADS-B系统工程陕西地区子项已完成8套ADS-B地面站的安装调试，通过西安ADS-B二级数据处理中心接入主备自动化系统测试平台。ADS-B通过地面站接收和处理后送入ADS-B二级数据处理中心。二级处理中心不仅以组播网络单通道的形式接入了ADS-B全向+定向地面站1个，全向地面站7个，数据站3个，同时还通过同步串口介入了5部雷达信号以完成ADS-B航迹辅助验证工作。二级数据处理中心将数据验证融合后输出满足自动化系统需求的串口、网口接口：

自动化系统可通过DBM设置各种过滤参数满足各项需求。

3.1 INDRA主用自动化系统的ADS-B接入

INDRA自动化系统采用IP（组播）接入2路V0.26版本的ADS-B监视源，数据直接接入系统的雷达数据通信处理器（RDCU）。该处理器负责将系统引接的所有雷达信号进行格式转换和集中处理，系统中同时有两部RDCU在平行工作，系统通过比选将质量好的一路信号进行输出。INDRA自动化系统最大可接入地面站数量为100个，最大系统航迹数量为2000，最大ADS-B航迹数量为500，超出指标将引起航迹不稳定、丢点等情况。

（1）ADS-B航迹处理

雷达覆盖区域的ADS-B航迹处理——INDRA自动化系统将接入的ADS-B监视源生成ADS-B合成航迹再与雷达合成航迹再次融合形成系统航迹。当雷达合成航迹与ADS-B合成航迹共同覆盖目标时，系统将对比两者的地址码、二次代码、高度、位置等信息，根据比对一致性结果确定是否将两者相关，如果相关失败系统则生成新的综合航迹。无雷达覆盖区域的ADS-B航迹处理，系统完全由ADS-B监视数据进行跟踪，此时的系统航迹与ADS-B合成航迹一致。ADS-B数据与雷达数据的融合规则为：

①考虑ABS-B数据的数据完好性，当数据完好性较差时，系统以多雷达融合为主（可通过DBM设置权重值）;

②当ABS-B数据的完好性较高时，则以ADS-B数据为主（可通过DBM设置权重值）;

③当某一目标的监视源中既有ADS-B数据又有雷达数据时，使用雷达融合结果对ADS-B数据可靠性进行评估;

④数据完好性差的纯ADS-B目标将产生告警。

（2） ADS-B航迹与飞行计划相关

INDRA自动化系统目前支持通过二次代码或航空器呼号信息与飞行计划进行相关。系统首先检测二次代码或航空器呼号的一致性，当一致性满足后系统会进行相关半径以及飞行计划状态等条件的检查，所有条件满足后进行自动相关。

3.2 二所AirNet备用自动化系统的ADS-B接入

二所AirNet备用自动化系统可采用以太网或同步串口两种方式接入ADS-B数据，目前采用IP方式（组播）从ADS-B数据处理中心接入了2路ADS-B监视源，接入方式如下：

数据接口子网是AirNet系统的接口设备，对于同步数据，AirNet系统采用MPDC作为接口设备;对于异步数据，系统采用NPort作为接口设备;对于网络数据，系统采用该网的交换机作为接口设备。

AirNet自动化系统的ADS-B航迹与飞行计划相关，系统需检查地址码是否一致，二次代码是否一致，航空器呼号是否一致，飞行计划状态、航路等，当满足以上条件，系统还会考虑航迹位置误差、航偏距、航向等因素，满足所有条件后才会进行自动相关。

4ADS-B接入西安空管自动化系统的优缺点

在INDRA自动化系统测试中就发现所有和本扇区相关的ADS-B和雷达融合航迹显示CN告警。CN告警是当目标的ADS-B航迹与雷达航迹产生不一致时出现的告警。ADS-B航迹与雷达航迹之间的距离作为一个系统参数在INDRA自动化系统中可以进行阈值设定，当两者的距离超过系统设定值时将引发CN告警。但在测试过程中我们发现该阈值并未起到作用，而是会异常告警。

在AirNet自动化系统测试中，当多次拔出ADS-B主用链路时，系統航迹有时会出现不连续的情况;当同时关闭主用SDFP对应的双路ADS-B信号，会导致SDFP服务器的自动切换。

作为一项全新的监视技术，空管自动化系统还需要不断完善功能，提升处理ADS-B数据能力，有效融合ADS-B航迹和监视数据航迹， ADS-B将成为空管主要监视手段之一。

参考文献

[1] 冯天生.空中交通管理中人工智能的实践（ADSB）[J].科学技术创新，2018，（11）：79-80.