基于運(yùn)維平臺的監(jiān)視源信號分析研究

崔品品

（民航中南空管局空管設(shè)備應(yīng)用技術(shù)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室 廣東省廣州市 510000）

1 引言

廣州區(qū)域管制中心使用的自動化系統(tǒng)為THALES 歐洲貓自動化系統(tǒng)，歐洲貓（EUROCAT-X V5)系統(tǒng)是法國THALES 公司生產(chǎn)的具有國際先進(jìn)水平的多雷達(dá)處理系統(tǒng)，可為管制員提供雷達(dá)目標(biāo)顯示和飛行計(jì)劃處理。目前該系統(tǒng)是廣州區(qū)域管制中心自動化主用系統(tǒng)，是最重要最核心的設(shè)備。

航管自動化系統(tǒng)是一個配備了能夠同時處理多路雷達(dá)信息的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理模塊、監(jiān)視飛機(jī)航跡的顯示模塊、可同時處理大量飛行計(jì)劃的飛行數(shù)據(jù)處理模塊的大型系統(tǒng)，可以預(yù)測空中飛機(jī)可能發(fā)生的中短期飛行沖突，并對違反限制空域、危險(xiǎn)空域規(guī)定的各種飛行情報(bào)提供服務(wù)。

多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)系單位自行研發(fā)，用于對自動化系統(tǒng)單路航跡和融合航跡進(jìn)行解碼顯示

運(yùn)維平臺系面向空管設(shè)備體系各單位的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)信息化管理支撐平臺。包括電子值班、維護(hù)維修、設(shè)備資源管理、人員管理、知識管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評估、安全績效等功能模塊。是通信導(dǎo)航監(jiān)視運(yùn)行支持系統(tǒng)的組成部分，實(shí)現(xiàn)局直設(shè)備運(yùn)行單位與分局（站）本地的設(shè)備運(yùn)維信息化管理。

2 系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用

自動化系統(tǒng)的雷達(dá)航跡是多雷達(dá)的融合航跡，當(dāng)單部雷達(dá)出現(xiàn)故障時，將會導(dǎo)致自動化系統(tǒng)出現(xiàn)目標(biāo)分裂、跳變、假目標(biāo)等，影響安全運(yùn)行。在EUROCAT 自動化系統(tǒng)中，增加了E-FEED 數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，用以實(shí)現(xiàn)對外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出，E-FEED 數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)可輸出EUROCAT 系統(tǒng)融合雷達(dá)航跡。

多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)利用E-FEED 數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)輸出的實(shí)時航跡，對融合航跡進(jìn)行解碼及顯示，并最終獲取更新該航跡的雷達(dá)源，進(jìn)而快速定位造成目標(biāo)異常的監(jiān)視源，此外，該系統(tǒng)同時具備監(jiān)視源數(shù)據(jù)回放功能，對于事后查找監(jiān)視源異常情況帶來了極大的便利。其硬件連接方式如圖1所示。

下面通過一則案例分析來說明一下該系統(tǒng)的使用場景：

案例：2019.2.24 19:11 分，管制員報(bào)告技術(shù)部門，武漢上空多次出現(xiàn)目標(biāo)分裂/????假目標(biāo)，持續(xù)2-3 周期后消失。

一線值班人員接到管制異常情況報(bào)告后，確認(rèn)未對管制造成工作方式改變方面的影響。技術(shù)人員馬上針對此情況進(jìn)行分析。分析過程包括：在歐洲貓自動化系統(tǒng)進(jìn)行情景重放，如圖2所示。

通過分析定位確定好情況，然后在多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)中進(jìn)行融合雷達(dá)信號重放，選定回放時間，回放開始后，在分裂位置定位目標(biāo)，進(jìn)而定位產(chǎn)生目標(biāo)分裂的監(jiān)視源信號。如圖3所示。

圖1：多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)硬件連接

圖2：歐洲貓自動化系統(tǒng)重放畫面截圖

圖3：多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)重放畫面截圖

由上述分析可見，通過多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)，將造成目標(biāo)分裂的對應(yīng)路雷達(dá)監(jiān)視源篩選了出來，完成了一次監(jiān)視源異常情況分析。這樣的情況是一線運(yùn)行值班員常做的工作內(nèi)容，分析結(jié)束后需要在運(yùn)維平臺做好記錄。如圖4所示。

圖4：多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)目標(biāo)定位結(jié)果截圖

3 問題分析

管制員日常工作中，不可避免的會遇到源于監(jiān)視目標(biāo)信號顯示異常的情況出現(xiàn)，比如目標(biāo)速度、高度跳變，假目標(biāo)，目標(biāo)分裂等情況。在廣州區(qū)管中心，區(qū)域管制加上進(jìn)近管制共6 個室，區(qū)域引接雷達(dá)32 路，進(jìn)近引接雷達(dá)8 路，若管制報(bào)某地出現(xiàn)監(jiān)視目標(biāo)信號異常情況，現(xiàn)場一般是依據(jù)地理位置大概判斷可能造成異常情況的若干部雷達(dá)方位，然后再多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)中選定相關(guān)雷達(dá)，分色選定不同的雷達(dá)源頭，進(jìn)行實(shí)時或者回放的操作進(jìn)行分析，從而找出引起異常情況的雷達(dá)源，然后對該路雷達(dá)進(jìn)行屏蔽，通知雷達(dá)站，并向管制解釋引起異常的雷達(dá)情況以及處理階段。最后，技術(shù)人員需要在運(yùn)維平臺進(jìn)行事件記錄。

對技術(shù)人員日常工作來講，運(yùn)維平臺最常用的就是值班事件記錄功能，將管制異常反映、現(xiàn)場值班人員響應(yīng)方式、處理方式、故障排查及原因查找等內(nèi)容詳細(xì)記錄在案，供統(tǒng)計(jì)及調(diào)查分析。同時，該模塊提供了事件關(guān)鍵詞查詢及相關(guān)事件導(dǎo)出的功能。例如目標(biāo)分裂相關(guān)事件查詢及導(dǎo)出后如圖5所示。

圖5：目標(biāo)分裂情況統(tǒng)計(jì)

從上述事件中可以提取用戶異常情況報(bào)告及引起目標(biāo)分裂的雷達(dá)情況。不僅是目標(biāo)分裂，還有高度跳變、速度跳變、假目標(biāo)等監(jiān)視源異常情況，以此類推，按照相同的方式進(jìn)行提取。

為方便統(tǒng)計(jì)分析，本次提取區(qū)管中心2019年7月至2020年7月監(jiān)視信號異常情況的所有事件，包括高度跳變、速度跳變、假目標(biāo)、目標(biāo)分裂等。集中統(tǒng)計(jì)，查看具體情況，經(jīng)統(tǒng)計(jì)數(shù)量分析結(jié)果如圖6所示。

圖6：區(qū)管中心2019-2020 監(jiān)視源異常情況統(tǒng)計(jì)

通過分析各個事件中提到的相關(guān)監(jiān)視源得出如圖7所示的結(jié)論。

圖7

由上述分析，我們可以提取出如下重要信息：

（1）重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域管制三室監(jiān)視源信號異常情況，尤其是銅仁雷達(dá)。銅仁雷達(dá)為INDRAS 模式二次雷達(dá)。對其引起的監(jiān)視源信號異常，可從如下幾點(diǎn)進(jìn)行分析：

1.高度跳變是雷達(dá)對同一目標(biāo)連續(xù)解析出來的高度數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較低，產(chǎn)生高度變化異常，如果高度變化很大就可能導(dǎo)致目標(biāo)的速度跳變。引起的原因可能是目標(biāo)所處周圍環(huán)境的氣壓產(chǎn)生變化，因?yàn)槔走_(dá)地面站所獲得的高度數(shù)據(jù)通常都是解析飛機(jī)上的氣壓高度表給出的數(shù)據(jù)而來。

2.假目標(biāo)的成因主要有反射（異物）、異步干擾（旁瓣接收信號不同步）、同步串?dāng)_和交織（飛機(jī)方位相近在成應(yīng)答代碼存在重疊）、旁瓣穿透及繞環(huán)（旁瓣詢問得到回答引起真實(shí)目標(biāo)方位干擾）等

3.目標(biāo)分裂產(chǎn)生的原因，大致分為三部分，一是自動化處理系統(tǒng)軟硬件或者雷達(dá)參數(shù)偏差造成目標(biāo)分裂，二是單個雷達(dá)輸出目標(biāo)缺乏穩(wěn)定性，引起的原因包括天線振子異?；蝌?qū)動不足、接收機(jī)單脈沖Σ、Δ 的相位關(guān)系及編碼器異常造成目標(biāo)抖動，三是傳輸路由中電平設(shè)置不合理導(dǎo)致解碼錯誤等

（2）由上述分析過程可以看出，運(yùn)維平臺值班事件的記錄、查詢和導(dǎo)出功能給統(tǒng)計(jì)分析提供了很大的便利。便于我們從類別的角度、量的角度等不同的維度對監(jiān)視源信號異常情況進(jìn)行分析。有學(xué)習(xí)有反饋才能有進(jìn)步，與此同時，為單位運(yùn)維平臺提供如下建議，豐富系統(tǒng)功能，在未來大數(shù)據(jù)多方運(yùn)用的前提下提升實(shí)用性：

1.細(xì)化值班事件記錄類別，添加監(jiān)視源列表選項(xiàng)，包括32 路雷達(dá)、ADSB 等；添加監(jiān)視源信號異常類別，如假目標(biāo)、高度跳變、速度跳變、目標(biāo)分裂等選項(xiàng)。并開放上述選項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)功能，從而可以直接導(dǎo)出分析結(jié)果，不再需要導(dǎo)出事件由人工進(jìn)行關(guān)鍵字提取，再進(jìn)行數(shù)量分析。提高統(tǒng)計(jì)問題的能力，便于技術(shù)人員對異常情況的總體分析。

2.豐富查詢導(dǎo)出類別，例如用戶異常反映的用戶選項(xiàng)、監(jiān)視源選項(xiàng)、異常情況類別選項(xiàng)查詢，并分別精準(zhǔn)導(dǎo)出，提升統(tǒng)計(jì)的精確性

4 結(jié)語

通過本次監(jiān)視源信號異常情況分析，我們認(rèn)識到，單位自研多雷達(dá)信號分析系統(tǒng)設(shè)備在實(shí)際的運(yùn)行中，除了可以實(shí)時的對監(jiān)視源信號異常情況進(jìn)行及時的分析，還可以結(jié)合運(yùn)維平臺，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，從而找出頻繁出現(xiàn)問題的管制運(yùn)行室，以及個別雷達(dá)站點(diǎn)，進(jìn)行針對性的處理。在系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)分析中，研究問題，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，從而使得系統(tǒng)向更好的方向發(fā)展，更好的保障飛行的安全。在日常的工作中，不斷研究，深化理解，豐富經(jīng)驗(yàn)，對未來監(jiān)視信號異常情況故障處理會更加的高效，從而達(dá)到工作效率的提高。