ADS—B与空管监视雷达数据的融合处理研究

严景谦

摘 要： 随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，民航运输的压力也在日益增长，与此同时，社会对航空事业发展的关注度也在随之提升。因此，加快构建全新的飞机航行系统，通过ADS-B与空管监视雷达数据融合技术的应用，提高民航飞行轨迹的观测精度，促进民航飞行安全稳定性的提升，就成为了值得研究的课题。本文主要从ADS-B与空管监视雷达的涵义入手，对ADS-B与空管监视雷达数据的融合处理进行了分析和研究，旨在为ADS-B与空管监视雷达数据的有效融合提供参考。

关键词： 监视技术；空管；数据；融合

前言

随着我国航空事业的快速发展，空中航班的交通流量也随之增长，这就给空中交通管制带来了全新的压力与挑战。新时期背景下，为了确保航班的交通安全，有效提升飞机的航行效率，就必须对空管系统加以升级和优化。目前，我国空中管制多依靠甚高频通信与雷达监视，然而此模式存有明显局限性，而ADS-B能够对雷达覆盖问题加以有效解决，因此，ADS-B信号与空管监视雷达信号的融合处理就成为了本文所要研究的内容。

1 ADS-B与空管监视雷达概述

1.1 ADS-B概述

ADS-B是自动相关监视与广播式的英文缩写，从字面含义来理解，自动指的是该设备无需人工操作；相关指的是信号数据信息内容全部源自机载设备；监视指的是设备主要用于对目标具体位置进行确认；广播指的是数据传输的方式并非针对特定的用户，而是对具有相关装备的用户进广播通知。

1.2 ADS-B与空管监视雷达概述

数据融合指的是通过数据的综合处理，实现对实体评估的目的。当前，我国的空中管制多采用雷达进行目标监视，然而雷达存在覆盖面积有限的明显缺陷。而通过采用ADS-B技术能够实现对飞机空地与空空的全面监测，同时采取全向广播的方式，对机载设备进行监控信息的自动发送与接收，其中，监控信息的内容包括了飞机飞行的经纬度、速度、高度、方向、识别信息等内容。因此，在航空系统中应用ADS-B技术能够为飞机航行提供可靠的监控数据，同时快速进行地形、天气等与飞行相关的关键性信息和内容的传送，以此提高飞机飞行的安全性。此外，该项技术的投入成本较低，通常只占雷达系统资金投入的1/10，且具备无盲区、使用寿命长等优势。因此，ADS-B在我国航空事业发展方面具有广泛的应用前景。

2 ADS-B与空管监视雷达数据的融合处理

当前，ADS-B和空管监视雷达数据融合通常采用两种方式，一是优选法，即在管制终端仅显示ADS-B航迹或是雷达航迹，而非采取不同符号对ADS-B和雷达航迹予以区分，此类方法操作简单，较为容易实现，它可对雷达覆盖区域进行雷达航迹的显示，对雷达未覆盖区域进行ADS-B航迹的相關显示。然而，它具有明显缺陷，即无法对ADS-B和雷达所覆盖区域进行航迹的及时告警，同时，由于ADS-B与雷达在进行目标相关位置计算时所采用的算法差异，致使目标跨越两者交叠覆盖区时常会产生严重跳点状况等。第二种方法则为融合法，采用此法可对优选法所存在的漏洞进行有效弥补。

2.1 构建数据融合模型

通常来讲，数据融合的功能主要包括了信息校准、识别、相关与估计等内容，其中，校准与相关主要是为接下来的目标识别与估计进行准备作业，而实际的融合正是在识别与估计当中进行的，图1为ADS-B与多雷达数据进行融合的构建模型，通过ADS-B和雷达数据信息的有效融合，能够实现对同一区域不同目标的实时监测。

2.2数据的融合方式

通常来讲，数据融合系统可分为分布式、集中式与混合式。其中，分布式作为一种能够有效避免信息数据出现损失的融合方式，在现有的空管监视系统当中得到了应用与推广。

在分布式结构的融合系统中，首先会形成各个目标本身的本地航迹，然后将相关处理信息及结果传递至融合中心处，再在融合中心处加以融合，从而生成更加精准的系统航迹。

在ADS-B和多雷达的数据处理过程中，首先，需要将各雷达的输入数据与ADS-B数据加以校验；其次，对其中所包含的错误数据进行剔除，以此形成完整的航迹数据，并给出相关目标的状态估计；然后，将相关数据信息传送至多雷达的融合系统当中去，使雷达与ADS-B产生的本地航迹在进行坐标变换及时空校准后，再进行与系统航迹的关联及融合；最后，实现ADS-B和空管监视雷达相关数据信息的高效融合。

（1）前端雷达的数据处理

由于传送至航管中心的ADS-B和各雷达数据格式各有差异，且考虑到传输过程中的不确定性，极易出现数据信息错误的状况发生，因此，需要对数据的格式进行分析，同时，还需依照预先设定的规则和标准对数据加以校验，并将其中明显出现错误的数据剔除，最后，才能对数据加以集中处理。

（2）单雷达与ADS-B的数据处理

首先，需进行ADS-B与各雷达数据的格式识别，在确认无误后，再依照各自的数据格式，对所接收到的数据加以分析和解释，同时，将数据内容转换成系统内部所设置的统一数据格式，再采取经纬度坐标系对数据内容进行坐标的同步转换，以便后续处理。

（3）多雷达与ADS-B的融合处理

由于各台雷达均将各自所在的地理位置当作参照对象，进行实际目标运动路径的具体探测，这就导致数据信息缺乏在时间、空间、参照对象及坐标系等方面内容的统一标准。因此，在单雷达和ADS-B将航迹传送至后端展开多雷达数据的相关处理作业之前。必须对时间轴进行校准，对正北方向加以校正，同时对坐标变换进行系统性的统一处理，在以上预处理工作完成以后，方可进行自动化系统中时空参考坐标的统一化处理，以此降低数据融合过程中所产生的误差。

在对单雷达数据进行处理后，使相关数据信息格式统一转换成内部标准格式，经过上述操作，使系统接收到的雷达探测数据均为统一格式，然后再采取分布式传感器进行融合系统的功能模型构建，同时，还需以各个单雷达所探测的航迹跟踪为基础，对源自不同雷达的不同航迹是否表示同一目标加以判断，并依据下列条件对不同站点发送的目标信息进行合并处理：①速度相关；②位置相关；③高度相关；④24bit的地址码及二次代码相关。

由于系统于同一时间会对雷达与ADS-B所发送的两种数据信息进行判断，以此为空管中心提供误差较小的系统航迹，从而确保航迹准确度。在这一过程中，主要通过多路传感器的数据融合模块（MST），并采取动态数据进行经度检测的方式，对ADS-B及雷达数据信息加以平衡，同时，对一个目标相关联的多个数据采用加权法进行计算，若某传感器质量出现下降，则系统MST会自动将其权重予以降低，必要时，甚至会完全舍弃。

系统航迹一经产生，系统MST就会将该航迹同飞机现有飞行计划加以关联，若航迹内容中含有二次代码，则此关联需建立在二次代码与飞行计划基础之上，此时，航迹标牌则会显示与飞行计划相关联的具体航班号。

若系统航迹仅包括含有ADS-B数据信息的相关报告，则建立在飞行计划与二次代码相关的准则无法适用于此情况，此时，系统会依据飞行计划中相应的飞机注册号及航空公司来对24bit地址码进行确认，在确认以后，系统MST会将二次代码予以24bit地址码的替换操作，之后再与飞行计划加以相应关联。

分布式系统能够有效压缩数据信息数量，从而降低传感器与数据融合中心处二者间的信息通讯负荷，同时，中心处理器也能够对相关航迹数据进行处理，以此降低融合中心的负担，提高数据处理效率。

3 总结

综上所述，通过对ADS-B技术的应用，能够实现与传统雷达系统的协同作业，以此提升空管中心对飞行目标的监控效率。本文主要对ADS-B与空管监视雷达数据的融合处理方法进行了分析和研究，从而确保飞机的安全稳定飞行。■

参考文献

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