空管自動(dòng)化系統(tǒng)中ADS-B技術(shù)的應(yīng)用分析

喻之暢

摘 要：空管自動(dòng)化系統(tǒng)中ADS-B是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，該技術(shù)的發(fā)展是建立在自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視技術(shù)上的。ADS-B技術(shù)在應(yīng)用中能夠有效提升飛機(jī)的監(jiān)視等各方面性能，從而更好地為空管自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)，保障人們的人身安全與財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)航空事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文通過對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)中ADS-B技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為從事相關(guān)研究的工作人員提供一些參考意見。

關(guān)鍵詞：空管自動(dòng)化系統(tǒng);ADS-B技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：V355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）09-0020-02

這些年人們生活水平不斷提高，出行方式變得多元化，航空運(yùn)輸交通成為了越來越多的人們出行的選擇。為了提高航空運(yùn)輸安全與質(zhì)量，降低發(fā)生航空安全事故的概率，就要加強(qiáng)對(duì)空管自動(dòng)化系統(tǒng)使用的研究，在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中ADS-B技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，且取得了十分良好的效果。因此航空工作人員要不斷優(yōu)化工作方法，加強(qiáng)現(xiàn)代管理理念的學(xué)習(xí)，不斷提升空管的工作效率與質(zhì)量。目前ADS-B技術(shù)是一項(xiàng)較為先進(jìn)的新技術(shù)，空管自動(dòng)化系統(tǒng)也正加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研究與應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行信息的共享，進(jìn)而更好的保障乘客的人身與財(cái)產(chǎn)安全。

1 ADS-B技術(shù)概述

1.1 ADS-B技術(shù)

ADS-B技術(shù)在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在通信與監(jiān)視技術(shù)中，在應(yīng)用中能夠有效發(fā)揮其強(qiáng)大的功能，更好的結(jié)合沖突的探測(cè)、ATC監(jiān)視等，進(jìn)而保證航空系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，提升空中交通的社會(huì)綜合效益[1]。ADS-B技術(shù)的實(shí)現(xiàn)以空對(duì)空監(jiān)視為基礎(chǔ)，并且一般情況下包括信息源數(shù)據(jù)等，這樣就能夠?qū)⑼ㄐ排c監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行有效的融合，并為空管自動(dòng)化設(shè)備提供更加高效精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。通過GNSS、IRS等方式對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行獲取。ADS-B技術(shù)在應(yīng)用中能夠?qū)娇诊w機(jī)的經(jīng)緯度、飛行高度與時(shí)間等進(jìn)行準(zhǔn)確的獲取，并對(duì)與之有關(guān)的信息進(jìn)行展示，同時(shí)還能對(duì)飛機(jī)的航線拐點(diǎn)等信息進(jìn)行掌握。ADS-B技術(shù)在應(yīng)用中，在對(duì)飛機(jī)位置進(jìn)行獲取時(shí)是通過有效算法和提取處理實(shí)現(xiàn)的。為保證用戶能夠清晰、實(shí)時(shí)的看到飛機(jī)的背景、航跡等信息，就要通過偽雷達(dá)的應(yīng)用。ADS-B技術(shù)利用網(wǎng)狀與多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的形式，利用地面加載機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信。同時(shí)ADS-B技術(shù)還可以與其他飛機(jī)上的ADS-B設(shè)備進(jìn)行連接，這樣就能將其他飛機(jī)的信息進(jìn)行展示。ADS-B技術(shù)在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，也會(huì)在應(yīng)用中取得良好的效果，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

1.2 ADS-B技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

1.2.1 信息共享

在實(shí)際應(yīng)用中，ADS-B技術(shù)通過與衛(wèi)星技術(shù)的共同工作，實(shí)現(xiàn)空地一體化，通過得到廣播信息，管制員能夠?qū)ο噜徍娇掌鞯男畔⑦M(jìn)行有效的獲取，從而實(shí)現(xiàn)信息共享，提高管制員的管控精準(zhǔn)度[2]。航跡信息共享，能夠有效提高管制員的工作效率，提高操作的精準(zhǔn)度，從而更好地保證乘客的安全。

1.2.2 相互監(jiān)控

ADS-B技術(shù)應(yīng)用在航空器上，能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰航空器之間的有效溝通，并保證之間的溝通質(zhì)量，得到更好的空地協(xié)調(diào)水平。在ADS-B技術(shù)的應(yīng)用下，能夠有效提高位置的準(zhǔn)確性，并能獲取航空器未詢問的信息。在ADS-B技術(shù)的應(yīng)用下，報(bào)告的準(zhǔn)確性相比之下更高，也能對(duì)TCAS的基本性能進(jìn)行提升，進(jìn)而保證航空器的安全。

1.2.3 交通管制

ADS-B技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)走_(dá)監(jiān)視的局限性進(jìn)行有效的彌補(bǔ)，從而更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)飛行活動(dòng)的監(jiān)視。一部分區(qū)域?yàn)闊o雷達(dá)覆蓋，或者一部分區(qū)域是雷達(dá)監(jiān)視的盲區(qū)，就可以通過ADS-B技術(shù)的應(yīng)用，在不增加設(shè)備的情況下，對(duì)航空器的飛行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)，在ADS-B技術(shù)的應(yīng)用下，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)航空器的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，能夠有效調(diào)整航跡與相關(guān)參數(shù)，從而保證流量管理的時(shí)效性。

1.2.4 地面監(jiān)控

ADS-B技術(shù)的應(yīng)用中，能夠在空中進(jìn)行定位信息的發(fā)布，也能通過對(duì)地面廣播信息來實(shí)現(xiàn)，從而地面對(duì)區(qū)域的監(jiān)控更加方便。ADS-B技術(shù)的應(yīng)用，能夠輔助原來的雷達(dá)系統(tǒng)完成監(jiān)視工作，更加準(zhǔn)的確定航空器的基本信息。當(dāng)在地面集成登機(jī)橋中應(yīng)用監(jiān)視系統(tǒng)時(shí)，能夠?qū)Φ孛媲闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視與管理。

2 空管自動(dòng)化系統(tǒng)中ADS-B技術(shù)的應(yīng)用

2.1 多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合模塊

多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合模塊的核心設(shè)備就是監(jiān)視數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，在應(yīng)用中是通過空中交通態(tài)勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的處理，在計(jì)算中以監(jiān)視數(shù)據(jù)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)空中信息的采集、多雷達(dá)數(shù)據(jù)處理等工作，當(dāng)完成處理后，將結(jié)果進(jìn)行輸出，并最終顯示在服務(wù)器上[3]。對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別主要是通過目標(biāo)報(bào)告的接收、數(shù)據(jù)傳輸、目標(biāo)數(shù)據(jù)的過濾、格式轉(zhuǎn)化、子功能分配實(shí)現(xiàn)的。在多雷達(dá)航跡跟蹤器中，未對(duì)坐標(biāo)格式進(jìn)行有效的統(tǒng)一與轉(zhuǎn)換，就會(huì)通過目標(biāo)數(shù)據(jù)的過濾，先對(duì)航跡報(bào)告進(jìn)行處理，此處理要趕在其他類型數(shù)據(jù)處理前完成。當(dāng)需要獲取飛機(jī)飛行的水平位置，多雷達(dá)航跡跟蹤器也會(huì)通過交互式多模型完成對(duì)數(shù)據(jù)的過濾，并對(duì)點(diǎn)跡或者報(bào)告進(jìn)行處理，對(duì)航跡之間的聯(lián)系進(jìn)行更新，并對(duì)飛機(jī)水平方向上的不同數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，主要信息有速度與高度等。當(dāng)需要獲取高度等方向上的相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，要通過卡爾曼濾波、決策算法來完成對(duì)相關(guān)信息的獲取。關(guān)于飛機(jī)的飛行狀態(tài)通過多個(gè)監(jiān)視源能夠有效掌握，當(dāng)完成數(shù)據(jù)采集后，多雷達(dá)的航跡就能夠通過計(jì)算得到，這樣就能提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，更好的服務(wù)于多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合。當(dāng)對(duì)一架飛機(jī)進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，也可通過多個(gè)ADS-B地上設(shè)備完成，對(duì)多個(gè)設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)信息，依然能夠?qū)⑵渥鳛閱我坏男畔⑦M(jìn)行融合，所以在ADS-B系統(tǒng)應(yīng)用中，空管自動(dòng)化系統(tǒng)在對(duì)航跡進(jìn)行處理過程中不受ADS-B的影響。并利用多雷達(dá)航跡跟蹤器，對(duì)飛機(jī)的航跡跟蹤時(shí)通過多種監(jiān)視源完成，從而解析航跡的各種數(shù)據(jù)。

2.2 信號(hào)接入模塊

對(duì)監(jiān)視數(shù)據(jù)的接收與處理是自動(dòng)化系統(tǒng)信號(hào)接入模塊的主要功能，對(duì)數(shù)據(jù)信息的處理是通過SFP完成，也就是前端處理裝置實(shí)現(xiàn)的，該裝置一般有監(jiān)視數(shù)據(jù)比選與接口設(shè)備兩個(gè)單元[4]。ADS-B完成數(shù)據(jù)采集后，并通過接入設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)視數(shù)據(jù)比選單元。分路器與交換機(jī)等一起組成外接口設(shè)備，能夠最多支持32路網(wǎng)口傳輸與72路串口傳輸。在數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸過程中需要有協(xié)議支持，這種通用的協(xié)議，格式為ASTERIXCat021/023。雙通道傳輸模式的應(yīng)用，能夠有效防止通道出現(xiàn)異常對(duì)數(shù)據(jù)傳輸造成的影響，也能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)通道的互相切換，且兩個(gè)通道都能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。這樣系統(tǒng)就能通過對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的分析控制，自動(dòng)選擇最優(yōu)的傳輸通道，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，同時(shí)也應(yīng)能通過用戶的手動(dòng)操作完成通道的切換。

2.3 動(dòng)態(tài)顯示模塊

在空中交通態(tài)勢(shì)顯示器的利用下，能夠?qū)DS-B的全部數(shù)據(jù)信息顯示在管制員的眼前，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，通過這些數(shù)據(jù)信息的利用，還能夠優(yōu)化管理人員的決策，降低管制員的工作壓力[5]。在態(tài)勢(shì)顯示模塊中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示時(shí)一般有ADS能力和連接建立指示符等，數(shù)據(jù)顯示主要體現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的航班標(biāo)牌上。當(dāng)航跡帶有ADS-B信息時(shí)，管制員能夠選擇一個(gè)航跡與ADS-B位置實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。

2.4 飛行計(jì)劃處理模塊

飛行計(jì)劃處理模塊能夠生成報(bào)告，并對(duì)飛行計(jì)劃進(jìn)行擬定，且在運(yùn)行中能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，對(duì)航跡實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別等。實(shí)現(xiàn)飛行計(jì)劃與系統(tǒng)航跡的相關(guān)功能，就要對(duì)航班、二次代碼等進(jìn)行充分考慮。當(dāng)前與之前的二次代碼和地理位置存在關(guān)聯(lián)，就會(huì)對(duì)飛行計(jì)劃進(jìn)行更新，并通過航班標(biāo)牌來完成相關(guān)該計(jì)劃，該過程還可通過手動(dòng)輸入來完成。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)航跡的二次代碼一致時(shí)，要完成一致性檢驗(yàn)，在系統(tǒng)航跡與4D航跡相同時(shí)完成相關(guān)。

2.5 告警處理模塊

現(xiàn)告警處理計(jì)算是設(shè)定好的雷達(dá)目標(biāo)處理標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的，在該系統(tǒng)進(jìn)行告警處理時(shí)，要完成最低安全情況下的告警和沖突告警，一般情況下標(biāo)識(shí)為MSAW、STCA等。

3 ADS-B技術(shù)的發(fā)展展望

這些年我國航空事業(yè)取得快速發(fā)展，無論是航空飛機(jī)的數(shù)量，還是乘坐飛機(jī)的旅客數(shù)量都得到快速增長，人們對(duì)航空企業(yè)的服務(wù)提出更高的要求[6]。但目前機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)的航班延誤、返航備降等各種情況，使得航空管制效率與質(zhì)量未能得到有效提升。ADS-B技術(shù)在未來的發(fā)展，會(huì)不斷加強(qiáng)創(chuàng)新與改革，因此我國要加強(qiáng)政策與資金投入，滿足民航對(duì)ADS-B技術(shù)的需求。同時(shí)，也要積極推進(jìn)建設(shè)ADS-B監(jiān)視核心系統(tǒng)，將雷達(dá)系統(tǒng)作為輔助，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)二者的互補(bǔ)，在協(xié)助工作下不斷提高其工作質(zhì)量與效率，這樣才能有效推進(jìn)空中一體化管理系統(tǒng)的構(gòu)建。但我國對(duì)ADS-B技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定差距，且在應(yīng)用中還存在一些問題，因此我國的航空領(lǐng)域要認(rèn)識(shí)到ADS-B技術(shù)的重要性，積極推動(dòng)ADS-B技術(shù)在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，從而為我國的航空事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

空管自動(dòng)化系統(tǒng)中ADS-B技術(shù)的應(yīng)用是時(shí)代發(fā)展的必然，這就要求民航產(chǎn)業(yè)要認(rèn)識(shí)到ADS-B技術(shù)的重要性，并積極將該技術(shù)應(yīng)用到空管自動(dòng)化系統(tǒng)中。因此就要對(duì)ADS-B技術(shù)在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行熟悉，從而實(shí)現(xiàn)在多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合模塊、信號(hào)接入模塊、動(dòng)態(tài)顯示模塊、飛行計(jì)劃處理模塊與告警處理模塊的有效應(yīng)用，進(jìn)而提高我國航空事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障人們出行人身與財(cái)產(chǎn)安全。

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