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[摘 要]我国近些年来民航事业发展迅速，对空中交通流量的需求不断增加，为保证空中交通飞行安全和维护空中交通秩序，空中交通管理系统在未来几年里是最需要解决的问题。目前，基本上都由雷达提供空管监视信息，但是由于各种外界因素的限制，海洋面积大跨度大，空域和边远地区一般雷达监视没有办法覆盖，这样飞机在行驶到这些地区时就存在一定的安全隐患。为了弥补这些不足，一种基于卫星通信、导航和数据链技术的新型监视技术ADS-B应运而生。因此本人具体阐述ADS-B系统的概念及其优势，解析ADS-B与雷达数据的融合，分析ADS-B技术在空管自动化系统中的应用。
[关键词]ADS-B；空管雷达自动化；自动化系统
中图分类号：S573 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0191-01
1.引言
中国经济的迅速增长，促进了人口的增加、以及各地交流的频率与需求，使得国内外每年都在不断的给空中增加数量的飞行器，用来满足人们的生活需求，致使本来就紧张的空中交通更加的堵塞。2010年11月中国民航空管办颁发了一份咨询通告——《中国民航监视技术应用政策》，该政策明确了ADS-B是未来20年内民航空中交通服务主要的监视技术之一。ADS-B是一种空管监视技术，与常规雷达相比，ADS-B能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视信息，并且维护费用低，使用寿命长。因此ADS-B系统由于其突出的监视性能、低廉的成本，成为国际民航组织推荐发展的系统。
2.ADS-B系统功能以及原理
ADS-B系统主要实施空对空监视，通常仅需要机载电子设备（驾驶舱冲突信息显示器CDTI、GPS接收机、数据链收发机及其天线），就能完成相关功能，而无需再使用任何地面辅助设备。飞机装备ADS-B系统后，运用数据链广播就可以发布自身所在的精确位置和其它数据（如高度、速度及飞机是否转弯、下降或爬升等）。结合ADS-B接收机、空管系统及其它飞机的机载ADS-B系统，能够在空地实时准确地提供出冲突信息。
若干机载站和地面站构成ADS-B系统，数据双向通信通过多点对多点及网状方式完成。机载ADS-B通信设备在收到机载信息处理单元收集的导航信息后，再以广播形式发送出去，同时接收并处理好来自其他飞机和地面的广播信息，再发送给机舱综合信息显示器。根据收集到的其他地面和飞机的ADS-B信息、导航信息和机载雷达信息，机舱综合信息显示器为飞行员提供飞机周围的态势信息和其他附加信息例如避碰策略、冲突告警信息、气象信息等。
ADS-B系统由信息源、信息传输通道和信息处理与显示三部分组成，是个集监视与通信于一体的系统。飞机的高度、经度、纬度和时间即4维位置信息是ADS-B的主要信息，其它可能附加信息有飞行员输入信息、冲突告警信息、航迹角等信息，以及飞机的类别信息和识别信息。另外还可能包含其他附加信息，如空速、风向、风速和飞机外界温度等。以下航空电子设备可得到以上信息：惯性参考系统（IRS）、全球卫星导航系统（GNSS）、惯性导航系统（INS）、飞行管理器及其它机载传感器。ADS-B以空-地、空-空数据链广播式方式传输报文信息。ADS-B在提取、处理位置信息和其它附加信息的基础上运用数学算法进行信息处理，并以伪雷达画面的形式实时地将数据提供给用户。ADS-B技术作为新航行系统中重要的通信导航监视技术之一，其结合了冲突避免、冲突探测、冲突解决、ATC监视与一致性监视以及机舱综合信息显示技术，增强并丰富了新航行系统的功能，与此同时也带动了潜在的社会和经济效益。
3.ADS-B与雷达数据融合技术
将同一目标的ADS-B与雷达监视数据通过数学算法进行融合，从而建立出该目标的系统航迹，以便能够更精准地监视目标，进而扩大空域容量，提高系统的可靠性和飞行的安全性。
3.1 数据关联
数据关联是数据融合的关键技术之一。数据关联就是将对同一目标的观测的多个数据源与已知航迹关联到一起。即确定目标的正确的点迹与航迹，以及对同一目标的航迹之间配对处理的过程。
3.2 目标的估计
目标的估计包括状态估计和身份估计。状态估计是通过对目标过去的状态平滑处理，对现在的状态进行滤波，和对未来的状态进行预测来完成的。这些状态包括目标的速度、加速度、距离和方位等。
3.3 航迹融合
航迹融合分为分布式、集中式和混合式三种。ADS-B和雷达数据在融合之前需要对数据进行预处理，其过程是将ADS-B和各个雷达采集到的数据通过坐标变换、时间对准、系统误差补偿等处理，变换成统一的时空参考坐标系统，其目的是在统一的参考坐标系中进行点迹和航迹的数据关联，以减小数据融合时的误差。
4.ADS-B技术在空管中的应用
4.1 在机场与空域均可发挥较好预防撞机的作用
ADS-B系统能对机场地形进行准确地标识，甚至可很清晰地显示机场跑到、滑行道以及停机坪等地标轮廓，而飞机在安装ADS-B系统后，其在机场内的具体位置也可通过ADS-B系统显示器精确显示，在此种情况下，机场指挥人员便可很方便地根据这些飞机的适时位置来更合理和有序地指挥飞机的滑行和起飞，大大避免了飞机在机场内相撞事件的发生。同时在空域范围未改变但飞机飞行例次增多的情况下，监管飞机飞行动态的人员必须时刻对飞机的空中坐标与飞行航线与方向进行准确判断，继而分析其是否有发生冲突的可能，通过将ADS-B进行联网后，即实现了在塔台或办公室对飞机动态的远程实时监控，空中相撞的危险系数显著下降。
4.2 在飞行管理中实现了方便的地图加载
ADS-B可十分方便地加载地图，同时还可将地图按比例放大或缩小。在对地图进行放大的时候，可将某区域内的飞机很清晰地显示出来，并能很直观地判断飞机的相对地理与空间坐标；当对地图进行缩小时，则可将较大范围内的飞机全部显示出来。飞机在安装ADS-B系统后，也可立即将飞行的航线地图进行加载并识别地形，如此便等于是相对地增加了飞行员的视野另外，在ADS-B的地图与系统上面，还能很容易地进行地图与航路的绘制，标识出机场的进港程序，飞行管理员可很容易地对飞机的航线进行监测一及时发现其偏离航线的情况，或是是否有按既定的进港离港的程序降落或起飞，同时提醒飞行员进行合理修正。如此一来，在ADS-B系统对飞机位置、速度、航线方向等信息充分掌握的情况下，在显著增强管制员对飞机航行的掌控力的同时，也大大减少了其管制工作的负担。
4.3 显示了对飞机实时动态的跟踪管理模式
虽然ADS-B跟雷达一样，均能动态地显示飞机的飞行状态，但ADS-B不仅具有更高的动态显示频率，而且是以更直观的形式呈现于显示器上，其实时与动态的意义更为显著。在利用ADS-B对飞机的飞行进行管理干预后，其飞行轨迹均能完全地在显示器上显示出来，管理员便了很容易地据此判断飞机的实际航向以及飞行的高度与速度等信息另外在塔台的中心区域，管理员还可参考比例尺进行判斷训练以飞机为中心的一定半径与高度区域是否有出现其他飞机的情况，以确保飞行安全。而以上的所有信息均能实现全程跟踪的模式，同时可像电影一样进行任意时段的选择性播放和查看飞行记录。
5.结论
综上所述，空中交通管制服务中，在无法部署雷达的区域ADS-B技术可以为航空器提供优于雷达间隔标准的管制服务，多点ADS-B地面设备联网，组成雷达监视网的旁路系统，可提供不低于雷达间隔标准的空管服务；利用ADS-B技术还可以在较大的区域内实现飞行动态监视，进而提升飞行流量的管理能力；利用ADS-B的上行数据广播功能，可以为航空器提供各种类型航行情报服务。ADS-B技术在空管上的逐步应用，预示着新的空中交通监视技术时代的到来。所以，我国应加大在ADS-B技术方面的投入，加大人才的培养力度，这将是实现我国空管监视系统的跨越式发展的重要途径，将极大的促进我国空管事业的发展。
参考文献
[1] 李旭军.多传感器数据融合及其在潜艇目标识别中的应用[D].武汉：武汉理工大学硕士学位论文，2016.
[2] 杨万海.多传感器数据融合及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2014：1-11，76，104-126.
[关键词]ADS-B；空管雷达自动化；自动化系统
中图分类号：S573 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0191-01
1.引言
中国经济的迅速增长，促进了人口的增加、以及各地交流的频率与需求，使得国内外每年都在不断的给空中增加数量的飞行器，用来满足人们的生活需求，致使本来就紧张的空中交通更加的堵塞。2010年11月中国民航空管办颁发了一份咨询通告——《中国民航监视技术应用政策》，该政策明确了ADS-B是未来20年内民航空中交通服务主要的监视技术之一。ADS-B是一种空管监视技术，与常规雷达相比，ADS-B能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视信息，并且维护费用低，使用寿命长。因此ADS-B系统由于其突出的监视性能、低廉的成本，成为国际民航组织推荐发展的系统。
2.ADS-B系统功能以及原理
ADS-B系统主要实施空对空监视，通常仅需要机载电子设备（驾驶舱冲突信息显示器CDTI、GPS接收机、数据链收发机及其天线），就能完成相关功能，而无需再使用任何地面辅助设备。飞机装备ADS-B系统后，运用数据链广播就可以发布自身所在的精确位置和其它数据（如高度、速度及飞机是否转弯、下降或爬升等）。结合ADS-B接收机、空管系统及其它飞机的机载ADS-B系统，能够在空地实时准确地提供出冲突信息。
若干机载站和地面站构成ADS-B系统，数据双向通信通过多点对多点及网状方式完成。机载ADS-B通信设备在收到机载信息处理单元收集的导航信息后，再以广播形式发送出去，同时接收并处理好来自其他飞机和地面的广播信息，再发送给机舱综合信息显示器。根据收集到的其他地面和飞机的ADS-B信息、导航信息和机载雷达信息，机舱综合信息显示器为飞行员提供飞机周围的态势信息和其他附加信息例如避碰策略、冲突告警信息、气象信息等。
ADS-B系统由信息源、信息传输通道和信息处理与显示三部分组成，是个集监视与通信于一体的系统。飞机的高度、经度、纬度和时间即4维位置信息是ADS-B的主要信息，其它可能附加信息有飞行员输入信息、冲突告警信息、航迹角等信息，以及飞机的类别信息和识别信息。另外还可能包含其他附加信息，如空速、风向、风速和飞机外界温度等。以下航空电子设备可得到以上信息：惯性参考系统（IRS）、全球卫星导航系统（GNSS）、惯性导航系统（INS）、飞行管理器及其它机载传感器。ADS-B以空-地、空-空数据链广播式方式传输报文信息。ADS-B在提取、处理位置信息和其它附加信息的基础上运用数学算法进行信息处理，并以伪雷达画面的形式实时地将数据提供给用户。ADS-B技术作为新航行系统中重要的通信导航监视技术之一，其结合了冲突避免、冲突探测、冲突解决、ATC监视与一致性监视以及机舱综合信息显示技术，增强并丰富了新航行系统的功能，与此同时也带动了潜在的社会和经济效益。
3.ADS-B与雷达数据融合技术
将同一目标的ADS-B与雷达监视数据通过数学算法进行融合，从而建立出该目标的系统航迹，以便能够更精准地监视目标，进而扩大空域容量，提高系统的可靠性和飞行的安全性。
3.1 数据关联
数据关联是数据融合的关键技术之一。数据关联就是将对同一目标的观测的多个数据源与已知航迹关联到一起。即确定目标的正确的点迹与航迹，以及对同一目标的航迹之间配对处理的过程。
3.2 目标的估计
目标的估计包括状态估计和身份估计。状态估计是通过对目标过去的状态平滑处理，对现在的状态进行滤波，和对未来的状态进行预测来完成的。这些状态包括目标的速度、加速度、距离和方位等。
3.3 航迹融合
航迹融合分为分布式、集中式和混合式三种。ADS-B和雷达数据在融合之前需要对数据进行预处理，其过程是将ADS-B和各个雷达采集到的数据通过坐标变换、时间对准、系统误差补偿等处理，变换成统一的时空参考坐标系统，其目的是在统一的参考坐标系中进行点迹和航迹的数据关联，以减小数据融合时的误差。
4.ADS-B技术在空管中的应用
4.1 在机场与空域均可发挥较好预防撞机的作用
ADS-B系统能对机场地形进行准确地标识，甚至可很清晰地显示机场跑到、滑行道以及停机坪等地标轮廓，而飞机在安装ADS-B系统后，其在机场内的具体位置也可通过ADS-B系统显示器精确显示，在此种情况下，机场指挥人员便可很方便地根据这些飞机的适时位置来更合理和有序地指挥飞机的滑行和起飞，大大避免了飞机在机场内相撞事件的发生。同时在空域范围未改变但飞机飞行例次增多的情况下，监管飞机飞行动态的人员必须时刻对飞机的空中坐标与飞行航线与方向进行准确判断，继而分析其是否有发生冲突的可能，通过将ADS-B进行联网后，即实现了在塔台或办公室对飞机动态的远程实时监控，空中相撞的危险系数显著下降。
4.2 在飞行管理中实现了方便的地图加载
ADS-B可十分方便地加载地图，同时还可将地图按比例放大或缩小。在对地图进行放大的时候，可将某区域内的飞机很清晰地显示出来，并能很直观地判断飞机的相对地理与空间坐标；当对地图进行缩小时，则可将较大范围内的飞机全部显示出来。飞机在安装ADS-B系统后，也可立即将飞行的航线地图进行加载并识别地形，如此便等于是相对地增加了飞行员的视野另外，在ADS-B的地图与系统上面，还能很容易地进行地图与航路的绘制，标识出机场的进港程序，飞行管理员可很容易地对飞机的航线进行监测一及时发现其偏离航线的情况，或是是否有按既定的进港离港的程序降落或起飞，同时提醒飞行员进行合理修正。如此一来，在ADS-B系统对飞机位置、速度、航线方向等信息充分掌握的情况下，在显著增强管制员对飞机航行的掌控力的同时，也大大减少了其管制工作的负担。
4.3 显示了对飞机实时动态的跟踪管理模式
虽然ADS-B跟雷达一样，均能动态地显示飞机的飞行状态，但ADS-B不仅具有更高的动态显示频率，而且是以更直观的形式呈现于显示器上，其实时与动态的意义更为显著。在利用ADS-B对飞机的飞行进行管理干预后，其飞行轨迹均能完全地在显示器上显示出来，管理员便了很容易地据此判断飞机的实际航向以及飞行的高度与速度等信息另外在塔台的中心区域，管理员还可参考比例尺进行判斷训练以飞机为中心的一定半径与高度区域是否有出现其他飞机的情况，以确保飞行安全。而以上的所有信息均能实现全程跟踪的模式，同时可像电影一样进行任意时段的选择性播放和查看飞行记录。
5.结论
综上所述，空中交通管制服务中，在无法部署雷达的区域ADS-B技术可以为航空器提供优于雷达间隔标准的管制服务，多点ADS-B地面设备联网，组成雷达监视网的旁路系统，可提供不低于雷达间隔标准的空管服务；利用ADS-B技术还可以在较大的区域内实现飞行动态监视，进而提升飞行流量的管理能力；利用ADS-B的上行数据广播功能，可以为航空器提供各种类型航行情报服务。ADS-B技术在空管上的逐步应用，预示着新的空中交通监视技术时代的到来。所以，我国应加大在ADS-B技术方面的投入，加大人才的培养力度，这将是实现我国空管监视系统的跨越式发展的重要途径，将极大的促进我国空管事业的发展。
参考文献
[1] 李旭军.多传感器数据融合及其在潜艇目标识别中的应用[D].武汉：武汉理工大学硕士学位论文，2016.
[2] 杨万海.多传感器数据融合及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2014：1-11，76，104-126.