空管自動(dòng)化系統(tǒng)中雷達(dá)處理的優(yōu)化

文/朱弘

空管自動(dòng)化系統(tǒng)中雷達(dá)處理的優(yōu)化

文/朱弘

隨著我國(guó)航空航天事業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的空域流量得到了很大提升，高峰時(shí)期的航班量屢創(chuàng)新高。在航班量的快速增加的同時(shí)，對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)雷達(dá)處理也提出了更高的要求。本文通過(guò)對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)雷達(dá)處理進(jìn)行研究，以期可以為我國(guó)的航空航天事業(yè)注入力量。

空管自動(dòng)化系統(tǒng) 雷達(dá)處理 數(shù)據(jù)研究

雷達(dá)處理作為空管自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要部分,受各類因素的影響,在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理時(shí),時(shí)常會(huì)發(fā)生部分目標(biāo)分裂的不利情況,對(duì)我國(guó)的空管工作造成嚴(yán)重的威脅。因此，相關(guān)部門通過(guò)對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)的雷達(dá)處理進(jìn)行深度研究，并通過(guò)有效對(duì)策解決問(wèn)題,對(duì)確?？展芄ぷ黜樌踩M(jìn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 空管自動(dòng)化系統(tǒng)概述

空管自動(dòng)化系統(tǒng)主要是根據(jù)航管雷達(dá)收到的實(shí)時(shí)目標(biāo),進(jìn)行復(fù)雜輔助的計(jì)算以及判斷,從而為相關(guān)管制工作人員提供真實(shí)準(zhǔn)確飛機(jī)信息的一項(xiàng)重要設(shè)施,是我國(guó)現(xiàn)代化空中交通管制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成內(nèi)容。就目前的實(shí)際情況來(lái)看，我國(guó)各個(gè)空管公司所運(yùn)用的自動(dòng)化系統(tǒng)主要有進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)兩類,但是其主要功能以及結(jié)構(gòu)框架都基本雷同。

空管自動(dòng)化系統(tǒng)一般主要有以下功能:第一，通過(guò)科學(xué)合理的數(shù)據(jù)融合算法對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理,構(gòu)建穩(wěn)定的系統(tǒng)航跡；第二，處理各類型的報(bào)文,分析研究航路,確定雷達(dá)目標(biāo)以及飛行計(jì)劃的自動(dòng)與手動(dòng)相關(guān),并進(jìn)行雷達(dá)目標(biāo)的手動(dòng)以及自動(dòng)移交與單打印,在發(fā)生雷達(dá)目標(biāo)丟失的現(xiàn)象后，可以根據(jù)飛行計(jì)劃有效外推航跡；第三，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)航跡進(jìn)行低高度告警、偏航告警、沖突告警與禁區(qū)以及危險(xiǎn)區(qū)告警等相關(guān)處理，并通過(guò)QNH對(duì)雷達(dá)目標(biāo)的高度及時(shí)進(jìn)行復(fù)原；第四，同步準(zhǔn)確記錄與回放雷達(dá)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)航跡數(shù)據(jù)以及管制員屏幕操作。

與一般的空管自動(dòng)化系統(tǒng)以及其基本結(jié)構(gòu)基本相同,從AirNet空管自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)看,主要包括雷達(dá)數(shù)據(jù)前端處理子系統(tǒng)(RFP)、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)(RDP)、雷達(dá)綜合數(shù)據(jù)顯示終端(SDD)、飛行數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)(FDP)、飛行數(shù)據(jù)顯示終端(FDD)、系統(tǒng)監(jiān)控終端(CMD)、雷達(dá)數(shù)據(jù)記錄和回放子系統(tǒng)(DRP)、適配數(shù)據(jù)終端(DMS)等子系統(tǒng)。其中進(jìn)行雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的RDP以及進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)處理的FDP一直以來(lái)都是空管自動(dòng)化系統(tǒng)中的兩個(gè)核心部分。

2 雷達(dá)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

就現(xiàn)在的實(shí)際情況進(jìn)行分析，我國(guó)民航單位引進(jìn)的空管雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)源于很多個(gè)國(guó)家與相關(guān)企業(yè),種類具有多樣性。例如引進(jìn)美國(guó) 的RAYTHEON,WESTINGHOUSE,TELEPHONICS；引進(jìn)意大利的ALENIA；以及引進(jìn)法國(guó)的THOMSON；與引進(jìn)日本的TOSHIBA,NEC等。以上設(shè)備在處理雷達(dá)數(shù)據(jù)信息的格式上有很大的差異,因此，為了有效滿足不同雷達(dá)之間的數(shù)據(jù)信息能夠科學(xué)合理的進(jìn)行交互以及融合的目的,就一定到創(chuàng)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的雷達(dá)數(shù)據(jù)信息處理格式。除此之外，國(guó)家空管委還曾經(jīng)制訂過(guò)一套雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸方式,主要用于規(guī)范空軍航管雷達(dá),有效實(shí)現(xiàn)軍民雷達(dá)聯(lián)網(wǎng),所以一定要認(rèn)真研究國(guó)家空管委的雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)劃，在滿足其規(guī)劃要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)格式的相關(guān)設(shè)計(jì)工作,并將這一規(guī)范納入到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中。

3 目標(biāo)航跡的坐標(biāo)變換和時(shí)間對(duì)準(zhǔn)

3.1 坐標(biāo)變換

不同雷達(dá)的數(shù)據(jù)都是相對(duì)于各個(gè)不同的參考系顯示的,其中數(shù)據(jù)的表示方法也存在很大的差異,因此，在進(jìn)行航跡相關(guān)以及融合操作之前一定要先把各項(xiàng)數(shù)據(jù)及時(shí)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)坐標(biāo)系。在實(shí)際操作過(guò)程中，統(tǒng)一坐標(biāo)系大部分都是直角坐標(biāo)系,其中坐標(biāo)的原點(diǎn)一般確定于某雷達(dá)站或者是另外的某個(gè)數(shù)據(jù)處理中心。就目前的實(shí)際情況來(lái)看,國(guó)外普遍都是通過(guò)球極投影法實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換,但是這一方法確實(shí)也存在很多缺點(diǎn)，從一方面來(lái)講，球極投影盡管可以通過(guò)高階近似增加精度,但是因?yàn)榈厍蚴菣E圓的而非是一個(gè)圓球,因此在進(jìn)行投影操作時(shí)會(huì)造成一定的測(cè)量誤差；從另一方面來(lái)講，球極投影法能夠使得數(shù)據(jù)發(fā)生變形,如球極保角投影,它只能夠確保方位角不出現(xiàn)變形,但卻并不能保證斜距不發(fā)生變形,這樣就會(huì)造成系統(tǒng)誤差不再是常數(shù),而與測(cè)量毫無(wú)關(guān)系。還有一種方法主要是通過(guò)地理坐標(biāo)變換方法進(jìn)行相關(guān)操作,此方法以地心坐標(biāo)系為統(tǒng)一坐標(biāo)系進(jìn)行有效變換,屬于高精度的一項(xiàng)坐標(biāo)變換方法。

3.2 時(shí)間軸對(duì)準(zhǔn)

現(xiàn)如今我國(guó)已有的航管雷達(dá)時(shí)基還未能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的GPS時(shí)鐘,各個(gè)不同地區(qū)的雷達(dá)的時(shí)間基準(zhǔn)還存在一定的差異,導(dǎo)致出現(xiàn)基本固定的時(shí)基鐘差。在異地雷達(dá)到相關(guān)管制中心的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,極易發(fā)生不恒定的通訊延遲現(xiàn)象。因此為了統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)，并有效解決數(shù)據(jù)通訊時(shí)間延遲的問(wèn)題,可以在每個(gè)雷達(dá)數(shù)據(jù)輸出端給航跡數(shù)據(jù)賦予統(tǒng)一的GPS時(shí)間印記。在可以有效確保通訊延遲時(shí)間恒定不變的情況下,允許不給航跡數(shù)據(jù)增加GPS時(shí)間印記,可以通過(guò)用軟件方法來(lái)彌補(bǔ)時(shí)基鐘差。

3.3 雷達(dá)頭處理延時(shí)補(bǔ)償及正北校準(zhǔn)

雷達(dá)頭的信號(hào)處理與取得數(shù)據(jù)以及雷達(dá)航跡跟蹤普遍都會(huì)有一定的處理延時(shí),導(dǎo)致航跡數(shù)據(jù)輸出的時(shí)刻與雷達(dá)天線波束照射到目標(biāo)的時(shí)刻相比,存在一定的延時(shí)現(xiàn)象,必須通過(guò)有效方法進(jìn)行校正。通常情況下只需一次性校正就可以改善以上狀況。由于航管雷達(dá)標(biāo)稱正北時(shí)與地理的正北不相同,實(shí)際指向存在一定是偏差,還會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)漂移的現(xiàn)象,因此，在進(jìn)行變換到管制中心統(tǒng)一坐標(biāo)的時(shí)候, 一定要進(jìn)行有效的正北偏差校正，一般只需一次性校正,不必進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)科技水平的提升，民航事業(yè)也得到了較大的發(fā)展。在這樣的大背景下，航空器的數(shù)量也在逐漸增加,造成在某個(gè)時(shí)刻同一空域或者是同一航線上的飛機(jī)非常擁擠的情況出現(xiàn)，對(duì)我國(guó)空域管制中心的管制能力帶來(lái)了嚴(yán)峻的調(diào)整。在這樣的情況下，為了可以準(zhǔn)確提供空中狀況,在整個(gè)空域進(jìn)行雷達(dá)覆蓋,并通過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(MRDPS)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,不僅能夠?qū)⒗走_(dá)的監(jiān)視范圍擴(kuò)大到各臺(tái)雷達(dá)能夠覆蓋的全部空域,而且還能夠有效提升雷達(dá)的目標(biāo)監(jiān)視質(zhì)量以及增強(qiáng)其系統(tǒng)自身穩(wěn)定性與可靠性，增強(qiáng)我國(guó)的航空航天技術(shù)水平。

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作者單位 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第38研究所 安徽省合肥市 230088