空管自動化系統(tǒng)應用ADS-B數(shù)據(jù)的優(yōu)化探索與風險分析

蔣斯煒

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2107-5640-7753

摘? 要：隨著ADS-B新技術的不斷發(fā)展，探索ADS-B在自動化系統(tǒng)的應用是對空監(jiān)視技術未來的發(fā)展方向。本文主要通過簡介ADS-B技術在空管運行領域的優(yōu)勢，探索ADS-B功能的發(fā)展方向。通過在自動化系統(tǒng)截取ADS-B數(shù)據(jù)報文，分析數(shù)據(jù)項內(nèi)容，并以自動化系統(tǒng)監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊為例，探索ADS-B位置、高度等信息對自動化系統(tǒng)的優(yōu)化，并提出具體的監(jiān)視數(shù)據(jù)處理模塊中多傳感器跟蹤結構的業(yè)務流程。同時，分析ADS-B信息未來在民航空管運行中存在的風險，并提出建立ADS-B數(shù)據(jù)評估機制以及黑名單運行機制的建議。

關鍵詞：ADS-B? 自動化系統(tǒng)? 數(shù)據(jù)解析? 卡爾曼濾波? 數(shù)據(jù)融合

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）06（b）-0075-03

Optimization Exploration and Risk Analysis of ADS-B Data in Automation System Application

JIANG Siwei

（NATMB，? Beijing， 100621 China）

Abstract： With the continuous development of new ADS-B technology， exploring the application of ADS-B in automation system is the future development direction of air surveillance technology. This paper mainly explores the development direction of ADS-B function by introducing the advantages of ADS-B technology in the field of air traffic control. By intercepting ADS-B data messages in the automation system， analyzing the contents of the data items， and taking the automated system monitoring data processing module as an example， exploring the optimization of the ADS-B position and height information to the automation system， proposing specific monitoring data processing，and giving multi-sensor tracking structure of the business process in the module. At the same time， analyze the risks of ADS-B information in the future operation of civil aviation management， and propose to establish ADS-B data evaluation mechanism and blacklist operation mechanism.

Key Words： ADS-B; Automation system; Data analyse; Kalman filter; Data couple

ADS-B是廣播式自動化相關監(jiān)視技術，可以為民航空管提供航空器的定位信息，是空管自動化系統(tǒng)重要監(jiān)視源之一。目前，ADS-B信號在空管自動化系統(tǒng)中的應用易受外界因素影響，本文主要通過數(shù)據(jù)解析與分析，提出ADS-B信號應用的優(yōu)化建議，化解運行中存在的風險。

1? ADS-B數(shù)據(jù)格式解析

ADS-B數(shù)據(jù)其文本協(xié)議格式主要為CAT021。本文主要通過截取ADS-B CAT021報文信息開展分析，CAT021報文數(shù)據(jù)結構如表1所示。

ADS-B報文的解析和生成都需要按照用戶應用相關表（UAP）進行設定，以一段數(shù)據(jù)實例詳細分析具體ADS-B報文有關內(nèi)容，ADS-B數(shù)據(jù)通過在自動化系統(tǒng)前端處理服務器上截取，一般以十六進制形式保存，例：15002fba1df822221223043321e0044c0bb013f8baa78032000070804310100075000000 c3074cf5c2000800002b4。按照UAP數(shù)據(jù)表解析結果如表2所示。

2? 自動化系統(tǒng)應用ADS-B數(shù)據(jù)的優(yōu)化

自動化系統(tǒng)監(jiān)視數(shù)據(jù)處理目前主要采用多雷達跟蹤的結構，速度、位置等信息的平滑計算沿用卡爾曼濾波算法，多雷達跟蹤結構的具體工作流程如圖1。

原有的多雷達跟蹤結構（圖1示）主要原理通過飛機進入一個雷達覆蓋區(qū)時，航跡起始模塊會參照初始雷達點的計算結果，生成一個新的航跡。當多個新的航跡點跡進入系統(tǒng)時，此時多雷達跟蹤系統(tǒng)將依次通過預相關、相關、關聯(lián)技術的流程來計算出最適合的航跡。

由于ADS-B和雷達屬于不同類型的監(jiān)視系統(tǒng)，所以多雷達跟蹤系統(tǒng)要對兩者接收到的數(shù)據(jù)分別進行處理后再融合。隨著ADS-B的廣泛使用，航跡處理系統(tǒng)也由多雷達跟蹤系統(tǒng)升級到多傳感器跟蹤系統(tǒng)，如圖2所示。預相關和相關模塊可以基于飛機的運動特性和24位飛機地址碼來確定與多傳感器航跡相關的報告，提升系統(tǒng)位置信息的關聯(lián)耦合度，進而在多架航空器同時運行時提升了系統(tǒng)STCA、MSAW等告警的計算精度。

3? 風險分析及建議

3.1 24位地址碼管理

目前，通過S模式雷達的運行發(fā)現(xiàn)，由于航空器商業(yè)買賣原因，出現(xiàn)部分航空器的24位地址碼未進行合理的更改，進而造成自動化系統(tǒng)運行時出現(xiàn)相應的錯誤運行。

3.2 電磁環(huán)境干擾

ADS-B主要通過1090MHz擴展電文下行有關監(jiān)視信息，ADS-B的位置信息主要通過多顆衛(wèi)星定位，但如果出現(xiàn)大頻率電磁干擾或者GPS干擾器干擾，可能會造成ADS-B某一區(qū)域出現(xiàn)大面積的位置偏移，進而對空管運行產(chǎn)生相應的影響。

3.3 數(shù)據(jù)質量完好性

數(shù)據(jù)質量完好性是通過ADS-B報文中的完好性質量參數(shù)NUC、NACp、SIL、NIC、NACv精度值來衡量的。亞太地區(qū)國家認為機載設備DO-260服務標準且NUC為5的ADS-B報文數(shù)據(jù)符合類雷達服務的數(shù)據(jù)完好性要求，基于該情況，對ADS-B監(jiān)視數(shù)據(jù)的完好性評估是在一段時間間隔完成，從地面站所覆蓋空域內(nèi)的所有飛機的ADS-B報文數(shù)據(jù)中提取的NUC數(shù)據(jù)，并計算NUC為5的報文數(shù)比例，進而得出ADS-B監(jiān)視數(shù)據(jù)的完好性結論。

完好性評估是ADS-B正式投入運行前需要統(tǒng)計的重要工作，以部分地區(qū)為例，按照NUC>5的航跡數(shù)/總航跡數(shù)，可得出完好率，我認為只有完好率在99%以上的地區(qū)，可以達到運行標準。NUC<5的數(shù)據(jù)經(jīng)常會出現(xiàn)航跡位置抖動、回跳等情況，進而造成系統(tǒng)航跡的位置精確性的下降，故在ADS-B正式應用前，要充分做好ADS-B完好性統(tǒng)計工作。

未來，隨著技術發(fā)展，可調(diào)整與優(yōu)化NACp、NIC、SIL、NACv參數(shù)值，來確保ADS-B的信號精度能夠更為準確。雖然ADS-B監(jiān)視可以提高監(jiān)視數(shù)據(jù)的精度、擴大覆蓋范圍，但是建議ADS-B在正式應用前應建立完善的評估機制，包括衛(wèi)星完好性檢測、數(shù)據(jù)完好性統(tǒng)計、航空器機載設備統(tǒng)計、覆蓋分析等一系列評估流程;同時，部分未加裝ADS-B應答機的航空器以及機載應答機長期存在故障的航空器投入運行時，應建立黑名單運行機制，對于不滿足ADS-B運行的航空器，應建立必要的運行措施。

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