ADS-B數據處理中心目標融合研究

沈爾斌

摘要：ADS-B系統和雷達系統的融合對空管系統性能提升具有重要意義，本文主要針對雷達系統和ADS-B系統的數據處理中心目標融合進行研究。首先解析ADS-B數據處理系統和相關新技術，然后分析其和雷達系統融合的具體實時方式，最終解析ADS-B系統和雷達系統融合平臺的構建。

關鍵詞：ADS-B;數據處理;雷達系統;融合

ADS-B（Autornatic DependentSurveillance-Broadcast，廣播式自動相關監視）實在航空行業發展中逐步發展起來的新技術，不僅位置精度高，而且具有更新速率快、建設成本低的典型優勢。我國航空發展建設中也不斷加快ADS-B工程建設，目前已經有幾百套在用的ADS-B地面站，尤其是其再中西部地區的應用，很好彌補了傳統雷達覆蓋范圍不足的問題和缺陷。同時，ADS-B系統的應用也進一步體色灰姑娘理論東部地區冗余設備的利用率。ADS-B在空管系統中的應用及和目前空管系統的融合成為其發展的瓶頸之一，要想進一步提升ADS-B系統的應用，充分發揮其應用性能，必須要加強ADS-B數據處理中心目標融合能力。

1. ADS-B

1.1 ADS-B簡述

ADS-B（Autornatic DependentSurveillance-Broadcast，廣播式自動相關監視）應用中充分借助載體設施，和地面設備以及其他ADS-B載體相互協同，在自動化系統、信息技術的協同下實現新的收集、傳送、獲取等相關工作。通過ADS-B系統能夠獲得飛行器位置、飛行軌跡、飛行速度以及飛行高度等大量相關信息，完成信息之后以電文的形式實現信息的傳遞，完成飛行器、管控系統等相關設備及系統之間的信息交流，以此實現對飛行器的實時管控。ADS-B系統的應用有效提高了管控效率，同時提升了飛行器的安全性，減少了事故發生率。ADS-B技術源于ADS系統，在實現傳統越洋飛行器實時衛星監控的基礎上，有效改善了雷達設備監管區域局限性，因其在航空領域的優勢該技術得到迅速發展，并且應用范圍逐步增加，ADS-B應用優勢和功效也逐步凸顯。

1.2 ADS-B運行原理

為實現ADS-B系統中通信功能和監視功能的協同并存，需要從三個方面著手ADS-B建設，首先是完善信息源頭建設，其次是優化信息傳遞通道，最后是提升信息設備功能。簡言之即通過ADS-B系統實現對源頭航行器信息的采集，然后通過信息傳遞通道進行獲取到信息的有效、實時傳遞，最后在空管系統等相應設備中完成信息的接收和處理。在信息源頭信息的獲取中要保證信息勘察收集的全面性、完整性，包括飛行器本身位置信息以及環境、飛行員等相關附加信息。完成信息收集之后進入信息傳輸環節，ADS-B主要進行信息的發送和接受，發送作為ADS-B中的顯著功能，有效實現了傳輸信息設備和需求信息、依附載體之間的高效關聯。一般ADS-B系統中采用大范圍的傳輸通道，高效傳輸通道和傳輸網絡有效規避了信息延遲問題，也規避了傳統系統中信息遺漏問題，實現航空和空管系統中信息的高效傳輸。得到傳輸的信息數據之后系統對數據進行篩選和識別，并且將最終識別的有效信息在顯示器中進行直觀顯示，將飛行器、飛行員以及環境信息直觀顯示在雷達系統中。ADS-B系統在空管系統中的應用將相關空中設備、工作人員以及管理人員信息進行有效關聯，保證飛行器實時信息、狀態的高效獲取，同時有利于下一步工作的安排和部署。

2. ADS-B數據處理中心目標融合處理方法

2.1 建設融合模型

為保證雷達和ADS-B系統的有機結合需要提前進行方案設計，提出設計方案之后利用模型對方案進行一一驗證。模型構建中必須保證其真實性和有效性，通過模型的評估確定具有最佳融合效果的方案。

在傳統多雷達空管系統的基礎上引入ADS-B系統，并且實現兩者之間的高效聯合和相融，構建習性你的模型和體系，能夠進一步提升空管系統性能，同時還能夠進一步提升空管系統的空中監測能力、應急處理能力。以某航空機構為例，在引入ADS-B系統之后，和三個雷達系統進行協同融合輔助空管系統運行，實現了對特定區域所有數據的有效獲取。并且空管系統能夠將這些數據進行完整整合，實現對數據的分析和校準，其效果顯著優于傳統一個信息收納系統的效果。通過對所有數據的識別、校準和驗證之后，保證了最終信息的真實性、有效性。

2.2 數據上的融合方式

2.2.1 分布式融合雷達系統應用情況

數據融合系統主要包括分布式、集中式以及混合式三種類型，其中在ADS和空管系統數據融合中應用效果較好的是分布式，能夠滿足空管系統實際需求。分布式數據融合系統基于現有設備的基礎上進行工作部署，在原有雷達空監系統的基礎上引入ADS-B系統信息員，從而有效推進空管系統的合理推進，有效規避了中間斷層問題。為保證雷達系統和ADS-B系統的有效融合，需要對兩大系統獲取的信息進行全面整合和識別校驗，對于錯誤信息等進行剔除，保證獲取信息的有效性和真實性，在整合基礎上最終獲得航跡數據。在雷達系統和ADS-B系統中數據融合處理的時候，必須及時進行數據更新，完成坐標變化，以規避不準確信息的出現頻率。同時，要加強獲取信息和數據的實時關聯，保證雷達和空管系統始終處于良好的融合關聯狀態。

2.2.2 前端雷達數據處理方式

空管系統中涉及大量的信息，一般這些信息十分復雜，在雷達和ADS-B融合之后這些數據也進入數據庫。但這些數據獲取以及來源具有巨大差異，因此數據格式和類型也不同。甚至很多數據來源于傳統數據，存在很多信息錯誤問題。對于這些數據問題，需要進行調節及優化，在數據整理的基礎上進行校驗和調整，剔除無效措施，同時將有效信息進行整合統一處理。

2.2.3 單個雷達和 ADS-B 數據融合處理方式

ADS-B系統和雷達系統數據融合處理之前，需要保證信息數據格式的統一和正確，基于此才能進一步提升目標融合數據處理的時效性。保證數據準確性的基礎上進行數據歸類，然后按照不同數據歸類展示。在單個雷達和ADS-B數據融合處理的時候，不僅要實現數據分類，對于不同格式的數據融合還需要進行類型轉換分析。

2.2.4 多雷達和 ADS-B 數據融合處理方式

多雷達系統和ADS-B系統之間的融合需要充分考慮不同雷達之間的差異，需要選取統一的地理位置作為參考點，得到統一的飛行器運行參數。在單雷達和數據轉換的基礎上能夠得到統一格式的數據信息，基于這些信息最終構建融合系統結構模型，以此進行跟蹤處理工作、航跡處理工作，實現目標數據的有效合并、整合分析。

3. ADS-B數據處理中心目標融合平臺研制

3.1 ?ADS-B 數據質量監測方案

ADS-B數據質量監測和其作用機理相互配合，即需要結合數據預處理軟件模塊、數據質量監測模塊以及監控終端模塊來實現對數據的分析和質量監測。ADS-B數據接入之后在系統中進行數據分析，本文提出的ADS-B數據處理中心目標融合平臺中的數據質量監測綜合利用了航跡野值監測、導航完整性監測、CRC監測以及數據必備項監測等方法，最終保證ADS-B數據質量的實時監測、評估，對于異常數據、錯誤數據等進行識別并給出異常告警。同時在該軟件模塊中還引入站點管理功能，以實現對較差質量站點的有效屏蔽。

3.2ADS-B 雷達數據融合方案

本文提出的ADS-B雷達數據處理中心融合方案如圖2所示，通過圖中能夠看出在該數據處理中心中引入了并行化處理技術，首先獲取并接入雷達數據和ADS-B數據，然后進行數據整合、格式轉換、坐標轉換等預處理以獲得統一格式的數據和信息。在本方案中還引入了不同站點的數據源質量分析技術進行數據質量的監測和分析，結合數據源權重因子實時數據源數據的回權融合處理?；诖嘶A上分別在顯示終端中將雷達原始數據、ADS-B數以及融合后數據實時顯示輸出。顯示端的相關設備本方案采用GIS地理系統平臺，基于此信息平臺進行航跡情報信息和地理信息資料的顯示與加載。

3.3ADS-B 數據解析

航空器及飛行器運行中會不斷將各種信息、環境信息以及附加信息等所有的數據和信息傳遞回中控系統以及地面設施。在地面設施以及中控系統得到這些信息和數據之后，會對數據進行整合和統一最終實現對航空器及飛行器的監控。目前雷達系統以及ADS-B系統中數據傳輸標準主要是基于DF17（空中數據傳輸標準）和ASTERIX CAT021（地面網絡數據傳輸標準）進行的。因此，在數據解析過程中，需要結合綜合這兩種模式開展。

4結論

在《中國民用航空 ADS-B 實施規劃》中明確指出我國將在2025年之前實現對終端管制區域、高空航路航線以及運輸塔臺的全覆蓋、實時、可靠監控。這樣就對雷達系統以及ADS-B系統的數據融合及處理提出了更高的要求，必須要借助新技術和新方法建立新一代的空管自動化系統，當然在這其中也必須要引入ADS-B系統。完成這項工作，也必須要更多工作人員的努力和付出。

參考文獻

[1]孔令輝，朱俊杰，李澤健，張永昊，彭眾望.國內外星載ADS-B應用現狀及展望[J].科技風，2021（13）：20-22.

[2]鄒文華，左諦，金開研.一種結合多重插補的ADS-B數據篩選算法[J].電訊技術，2021，61（04）：461-467.

[3]段正雷，葉祥軍.淺談ADS-B站點的理論覆蓋方法[J].科學技術創新，2021（10）：55-56.

[4]馮發龍.一種ADS-B數據站輸出路由配置方案[J].中國科技信息，2021（07）：64-65+13.

[5]官成功，高勇.基于生成對抗網絡的ADS-B信號降噪[J].通信技術，2021，54（03）：568-574.