信息融合技術(shù)在空中交通管制中的應(yīng)用探微

楊倖

摘 要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，人們對飛機(jī)不再陌生，但是飛機(jī)在空中飛行過程中并不是暢通無阻的，一只小鳥，一陣氣流都會(huì)在一定程度內(nèi)給飛機(jī)飛行帶來危險(xiǎn)，所以，為了飛機(jī)的飛行安全，空中交通管制成為航空部門關(guān)注的重點(diǎn)，本文從空中交通管制入手，對其進(jìn)行了簡單的講解，說明空中交通管制存在的意義，然后對多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了講解，將多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與單一雷達(dá)數(shù)據(jù)管理進(jìn)行了比較，在最后講述了多雷達(dá)數(shù)據(jù)的配送，對其產(chǎn)生的誤差的消除方法進(jìn)行了簡單的講解。

關(guān)鍵詞：信息融合技術(shù)；空中交通管制；飛行安全

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

飛機(jī)，在給人們的出行帶來便利的同時(shí)，也帶來了一定的危險(xiǎn)。在飛機(jī)飛行中，如果不能進(jìn)行正確的航跡策劃和指揮，很容易造成飛機(jī)飛行過程中不受控，給人們的出行帶來一定的危險(xiǎn)，飛機(jī)不僅對駕駛員的要求比較高，對于進(jìn)行交通管制的工作人員的要求更高，他們承擔(dān)著飛機(jī)上所有人的生命安全，必須進(jìn)行更加細(xì)致的判斷，使飛機(jī)的飛行更加安全。

一、空中交通管制

空中交通管制是指利用一些現(xiàn)代的手段維持空中的秩序，保證飛機(jī)的飛行安全。目前在我國民航技術(shù)中，交通管制已經(jīng)得到全面普及，但是在目前的中國，空中交通管制還存在著很多的限制性：首先，管制語音通話不能夠直接被識別，對于管制員的工作內(nèi)容不能形成強(qiáng)有力的監(jiān)督，對其指揮中的錯(cuò)誤不能進(jìn)行判斷與及時(shí)阻止。而且對于高層飛行中出現(xiàn)的因?yàn)闅饬鲗?dǎo)致的顛簸與沖突不能進(jìn)行及時(shí)的控制。

其實(shí)質(zhì)是對飛機(jī)飛行過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息可以實(shí)現(xiàn)精確的傳輸與加工，并且給出完善的方針，在其發(fā)展中需要對其進(jìn)行不斷的改良，提高其安全性。在目前對于其安全性的完善主要有兩種方案：

第一，對該系統(tǒng)中的各單元分別進(jìn)行升級。這種方案具有極大的局限性，需要投放大量的資金，改善周期也比較長，而且還不能對其通信形成有力的監(jiān)管。

第二，將數(shù)字化集成技術(shù)融入該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，首先，需要完成其信息的集成化，使用計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)，將該系統(tǒng)中所需要的信息進(jìn)行匯總整理和處理，高度實(shí)現(xiàn)信息的共享，同時(shí)對于信息管理中心出現(xiàn)的意外狀況及時(shí)上報(bào)，及時(shí)處理；然后，在信息集成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成，將各個(gè)管理系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，提升管理高度，同時(shí)在一定意義上使其得到更高的經(jīng)濟(jì)收益。對于該方案的實(shí)現(xiàn)，目前還有兩個(gè)問題，一個(gè)是信息的形態(tài)不止一種，另一個(gè)是對不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成會(huì)有一定的難度。

二、多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是指使用多臺雷達(dá)對同一個(gè)空間的空中的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，同時(shí)對其進(jìn)行不斷地融合與處理，使其可以構(gòu)成完整的系統(tǒng)以便得到準(zhǔn)確率更高的目標(biāo)狀態(tài)信息。同時(shí)使用該系統(tǒng)進(jìn)行信息的整理可以實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的多種處理，使其可以獲得更加準(zhǔn)確及時(shí)的信息處理。

如果只使用一部雷達(dá)進(jìn)行檢測，如果該雷達(dá)出現(xiàn)問題將跟蹤目標(biāo)遺失或者其精度出現(xiàn)問題，則很有可能會(huì)出現(xiàn)這種問題，影響管理人員的判斷。如果實(shí)現(xiàn)多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理，及時(shí)在追蹤過程中一部雷達(dá)出現(xiàn)問題，也會(huì)有其他雷達(dá)及時(shí)將準(zhǔn)確的信息進(jìn)行反饋，極大地增強(qiáng)了信息傳遞的準(zhǔn)確性。所以在信息處理的過程中，需要使用到盡量多的雷達(dá)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行信息的分析，將其進(jìn)行一系列的整理之后將其上報(bào)至空中管制工作人員以及報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行接下來的分析，判斷其接下來應(yīng)該進(jìn)行的方案。

將多套數(shù)據(jù)進(jìn)行整理的過程可以劃分為幾個(gè)等級：

第一等是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)數(shù)據(jù)處理的根本需要，由多臺雷達(dá)得到的位置和飛機(jī)特性等信息對目標(biāo)的數(shù)據(jù)庫、飛行軌跡以及其原始的信息進(jìn)行確定。

第二等是對飛機(jī)的位置信息進(jìn)行判斷整理，由系統(tǒng)對監(jiān)測目標(biāo)的數(shù)據(jù)，目標(biāo)與目標(biāo)之間存在的關(guān)系和對其模型的對比確定信息。

第三等是對目標(biāo)的空間態(tài)勢進(jìn)行全面分析，幫助其完成整體的方案確定，使其方案的確定同時(shí)考慮到飛機(jī)飛行過程中的整體環(huán)境。

在實(shí)現(xiàn)第一等處理的時(shí)候需要使用目標(biāo)幾何位置相互融合的多方位算法，對于多雷達(dá)檢測得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行同時(shí)的整理分析，實(shí)現(xiàn)該信息與數(shù)據(jù)庫中的目標(biāo)的高度相關(guān)性，接著對于數(shù)據(jù)庫中的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)其狀態(tài)的估測，從而使其得到相對來說最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理。

對于空中交通管制中多種數(shù)據(jù)融合整理的實(shí)現(xiàn)，目前還沒有找到一種既可以保證其精度又可以保證其簡潔性的算法，但是在現(xiàn)在航線的設(shè)定中，一般情況下都是采用直線飛行的軌跡，進(jìn)行的轉(zhuǎn)彎等一系列緊急制動(dòng)都屬于對于飛機(jī)航行的阻礙，存在著一定的不確定性，在行為發(fā)生之前，沒有辦法進(jìn)行準(zhǔn)確的評估，所以只能在其發(fā)生之后使用自適應(yīng)濾波對其進(jìn)行補(bǔ)償。

加權(quán)融合算法是目前航空中最普遍使用的算法，可在一定意義上實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的位置判斷，理想狀態(tài)中，使用該算法的過程中需要使用所有數(shù)據(jù)在某一時(shí)間點(diǎn)的目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行估算，同時(shí)需要將各種矩陣變?yōu)榧訖?quán)因子進(jìn)行計(jì)算。

使用多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種傳感器的有效融合，更加多方位的獲取信息和處理信息，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的有效融合以及多方傳輸。

在目前的空中交通管制中，最常使用的系統(tǒng)為分布式處理系統(tǒng)，一方面是因?yàn)槠潇`活性以及生命力頑強(qiáng)等特性滿足交通管制應(yīng)用方面的需求；另一方面是因?yàn)槠渚哂泻芨叩陌踩砸约伴_放性。

三、多雷達(dá)數(shù)據(jù)的配送

在使用分布式多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的過程中，需要將多個(gè)雷達(dá)的本地航跡融合轉(zhuǎn)化為中心處理器的交通軌跡，就必須要把每一條雷達(dá)采用時(shí)空轉(zhuǎn)換的方式使其映射到中心處理器，該過程就是空中交通管制的多雷達(dá)數(shù)據(jù)的配送。

在該系統(tǒng)的使用過程中，各雷達(dá)之間存在著一定的性能差異，會(huì)在一定意義上造成中心處理器分析產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，該種錯(cuò)誤判斷就是多雷達(dá)數(shù)據(jù)的配送誤差。造成這種誤差主要是由于各雷達(dá)制造廠家沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，例如：

同一個(gè)區(qū)域間的雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)站點(diǎn)其探測數(shù)據(jù)的性能缺乏標(biāo)準(zhǔn)；還有各個(gè)雷達(dá)對于航空軌跡的測量沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的精度；除此之外，對于測量目標(biāo)不能夠準(zhǔn)確測量其距地面的距離，在數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換中造成誤差；第四，在進(jìn)行坐標(biāo)位置的轉(zhuǎn)換過程中，轉(zhuǎn)換的公式的精度不能滿足最后數(shù)據(jù)匯總整理的需求。

結(jié)語

在21 世紀(jì)的今天，地面交通已經(jīng)很難滿足人們的出行需求，飛機(jī)以其便捷性與安全性成為越來越多的人遠(yuǎn)途出行的首要選擇，在目前的科技中，信息融合已經(jīng)成為空中管理勢在必行的方向，但是在空中管理，由于不同的雷達(dá)都具有各自的跟蹤標(biāo)準(zhǔn)，對于數(shù)據(jù)的采集都會(huì)產(chǎn)生一定量的偏差，這種誤差屬于系統(tǒng)誤差，對于該種誤差，需要從各個(gè)雷達(dá)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)中分析出其與中心系統(tǒng)的誤差，對自身的航空軌跡進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)補(bǔ)償，才能將其在一定意義上徹底消除。

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