谈传统雷达与ADSB技术结合使用对航空管制的影响与发展

[摘 要]随着世界民航的大发展，我国的航空事业也进入高速发展的时期。本文介绍了传统雷达与ADSB的概念，对比了ADSB与常规雷达的区别，最后探讨了传统雷达与ADSB技术结合使用对航空管制的影响与发展。

[关键词]传统雷达；ADSB技术；结合；航空管制；发展

中图分类号：V249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0178-01

1 前言

目前民航导航、监视系统采用雷达为主的陆基导航系统，但雷达等陆基监视设备具有受地形影响严重等固有缺陷，无法实现对特殊地形区域航路的全覆盖。随着民航事业的发展，为了获得准确可靠的飞机监视信息，对空管监视系统的精度和可靠性要求越来越高。广播式自动相关监视（ADSB）是一种新兴的空管监视技术，其核心是航空器把来自其机载导航设备和定位系统生成的数据通过地空、空空数据链发送地面或其他航空器，并将该数据用于各种用途。[1]

2 雷达与ADSB的概述

雷达（Radar），原意为“无线电探测和测距”，就是指用无线电方法对目标进行探测。雷达的基本任务有两个：发现目标存在和测量目标的参数。雷达可以有效地控制飞机的间隔，探测飞机的位置和判别飞机的类型和代码，另外，还可以为飞行员提供导航协助、不安全状态告警、仪表着陆引导等空中交通服务。[2]雷达按工作方式分，可分为：主动式、应答式、半主动式和被动式。按发射信号的形式，雷达可分为：脉冲雷达、连续波雷达、脉冲压缩雷达和编码雷达。空中交通管理中的监视雷达主要分为一次监视雷达和二次监视雷达（SSR）。

ADSB（AutomaticDependentSurveillance-Broadcast）广播式自动相关监视即航空器自动广播由机载星基导航和定位系统生成的精确定位信息，地面设备和其他航空器通过航空数据链接收此信息，卫星系统、飞机以及地基系统通过高速数据链进行空天地一体化协同监视。

国际民航组织（ICAO）将其确定为未来监视技术发展的主要方向，并正积极推进该项技术的应用。对于航空器和机场机动车辆而言，这些信息是从机载导航和定位系统获得的。ADSB的精度和数据更新率比雷达高，除位置信息外，ADSB还提供其它信息，包括速度和飞行意向等，尤其适合于山区、荒漠、边远机场等不宜建设雷达的区域，也适合于高密度机场的监视，是未来监视系统的重要组成部分和发展方向。

3 常规雷达与ADSB的比较

雷达和ADSB使用的信号源和监视手段都不同，但目的都是为了“监视”空中交通活动情况。这样，未来空管监视系统包括A/C模式或S模式的二次监视雷达和ADS，一次监视雷达将逐渐消失。ADSB是ADS的一种，从效能与应用前景来讲，ADSB更为世人所关注。

①在监视精度方面，常规雷达在规定范围内工作效果良好，但会受特殊的地理条件、障碍物等限制；而ADSB有效的位置数据与雷达相比更为精确，并且可通过位置导航精度（NACp）等标准来衡量，在精度不满足精度质量因数（HFOM）或导航不确定度（NUC）时，能够主动告知。

②在监视完整性方面，常规雷达会受到反射物、目标的分析计算等直接因素的影响，并与雷达头的技术维护程度有一定间接关系；ADSB的完整性通常更为敏感，取决于GPS卫星和每个独立的机载航行系统以及机载设备的安装等情况。

③数据源格式比较，雷达数据格式为斜距、高度、方位角，雷达数据的斜距是飞机的位置与雷达接收站两点间的距离，高度是飞机飞行高度与雷达接收站高度之差，方位角的大小为90°减去飞机的位置与雷达接收站两点的连线与垂直线的夹角；ADSB数据的格式为经度、纬度、高度，ADSB报告分为基本ADSB报告和扩展ADSB报告，基本ADSB报告包括飞机标识、当前四维位置信息，扩展ADSB报告包括基本ADSB报告和当前趋势信息、速度以及预计航路趋势信息等。不同的信息组包含的附加信息不一样，因此对飞机的跟踪精度的影响也不同，ADSB报告可以包含一个或多个信息组。

4 传统雷达与ADSB技术结合使用对航空管制的影响与发展

由于在技术体制、规划性、兼容性等方面，单一依靠雷达系统或ADSB实施空中交通监视，都会存在影响空中交通服务的有效性和可靠性的问题。如何将ADSB信息与雷达数据融合应用，成为一个有益的课题。

4.1 多传感器航迹融合

系统在同一时间使用雷达和ADSB两种信息（而不是指定优先一方或另一方），提供最小位置误差的系统航迹。系统的多传感器数据融合模块（MST-MultiSensorTracker）使用动态数据精度监测以平衡ADSB和雷达数据，对一个目标的多个关联数据进行相对权重的加权计算，当某一路传感器质量下降时，系统MST将自动降低其权重，甚至必要时完全舍弃该报告。[3]融合过程可以分为两个部分：第一部分是对各单雷达数据进行融合生成多雷达航迹，第二部分是将多雷达航迹与ADSB航迹进行融合形成系统航迹。这样既可以利用ADSB和雷达融合后的系统航迹，也可以单独利用多雷达航迹或者ADSB航迹。在监视精度要求高的飞行区域利用ADSB和多雷达融合的系统航迹，在监视精度要求不高的飞行区域可以根据需要选择是否要融入ADSB航迹信息，这样可以减少系统计算量，同时，在非雷达覆盖区域可以单独利用ADSB航迹信息。

4.2 雷达和ADSB系统航迹融合

航迹数据融合是要将各个已经相关上并且经过时空对准的本地局部ADSB和雷达航迹进行融合，生成更为精确的系统航迹。系统航迹一旦产生，MST将会把系统航迹与现有的飞行计划相关联，当航迹包含二次代码时，这种关联基于二次代码和飞行计划，航迹标牌将显示来自飞行计划的航班号，当飞行计划和来自ADSB的下行航空器数据不一致时，航迹标牌将显示告警。ADSB和雷达航迹融合的目的是将ADSB和不同雷达对同一飞机的监视数据组合起来，建立每一个飞机的系统航迹，扩大监视空域范围，增加结果数据的可靠性，而且可以进一步抑制误差、提高观测精确度。融合时ADSB和雷达数据在系统设置的更新时间获得，这样得到的系统航迹不会因为测量周期不同而不能均匀更新。

5 总结

ADSB作为一项关键技术出现，用于空中交通管制，可以在无法部署航管雷达的大陆地区和广阔的洋区为航空器提供优于雷达间隔标准的虚拟雷达管制服务，ADSB技术在时间中的运用有几大优势：①在机场地面活动区域的应用ADSB技术可以用较低成本实现对航空器的场面活动的监视；②在飞行活动繁忙的机场，场面监视雷达，几乎不可能完全覆盖的航站楼各个方向的停机位，导致“登机门到登机门”的空中交通管理预期长期难以现实，但如果采用ADSB技术，利用ADSB广播信息，对活动航空器的监视将实现空中到机场登机桥，辅助机场场面监视雷达，将实现“登机门到登机门”的空中交通管理；③同时ADSB的报文中的转弯率等信息，可以有效地帮助管制员引导机场地面活动区域内的航空器。

ADSB与传统雷达传感器一起使用，可以实现在有雷达覆盖和无雷达覆盖的管制区，无缝集成，提供给管制员统一的、完整协调的空域和飞行数据画面。传统雷达与ADSB技术结合在空管上的应用，预示着传统的空中交通监视技术即将发生重大变革。

参考文献

[1] 王惠倩.雷达、通信、导航技术在低空空域监管中的应用[J].现代导航，2014，04：270-271.

[2] 狄誉炜.广播式自动相关监视系统（ADSB）在中小机场的应用及现实意义[J].科技风，2013，15：94.

[3] 罗启铭.雷达、飞行计划与ADS-B数据融合系统设计与实现[D].电子科技大学，2013.