空管自动化系统航迹异常现象分析

【 摘 要 】 文章从雷达系统、多雷达数据处理系统等角度，综合分析了民航空管自动化系统中多雷达融合处理时出现的航迹异常现象，同时提出了一些可行的解决方案。

【 关键词 】 民航空中交通管制；多雷达数据处理系统；航迹异常

The Abnormal Phenomenon Analysis About the Track of ATC Automation System

Jiang Xiao-shuang

（Northwest Regional Air Traffic Management Bureau of the Civil Aviation Administrator of China Shanxi Xi’an 710082）

【 Abstract 】 From the aspects such as radar system， radar data processing system， this paper synthetically analyse the abnormal phenomenon of the civil aviation air traffic control automation system about multiple radar fusion processing in track ， at the same time puts forward some feasible solutions.

【 Keywords 】 air traffic control of civil aviation ；multi-radar data processing system ；abnormal track

1 引言

空管自动化系统是空管系统的心脏，它的主要功能是对多雷达信号进行融合处理，并将雷达信号与飞行计划动态相关联，空中交通管制员面对雷达显示器就可以了解空中交通的实时动态，所管制的航空器的具体方位高度和预计飞行方向等。多雷达数据处理系统又是空管自动化系统最重要的系统之一，它可以完成单、多雷达数据处理并输出供空管自动化系统使用的、融合的雷达航迹等。分析多雷达数据处理系统航迹异常的问题，研究解决这些问题的方法是民航空管安全生产极其重要的技术需求，对提高空管自动化系统的可靠性、可维护性具有现实意义。

2 目标丢失的原因分析

1）雷达的基本原理是雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。当雷达发射或者接收空间路径上有遮挡物时，可能造成对目标的遮挡。从而造成目标丢失。

2）当飞机改变飞行姿态，应答机天线被遮挡也会造成信号丢失。

3）雷达顶空盲区过大，也会导致本场起飞的飞机在一段时间内丢失雷达信号，当飞机的雷达信号再次出现时还可能伴有飞行计划不相关现象。就雷达来说可以调整雷达天线仰角，适度增大天线仰角，减小雷达顶空盲区，减少目标航迹丢失。

4）信号传输问题。雷达与多雷达数据处理系统是一个有机整体，二者都影响目标信号质量，雷达送出的信号质量的好坏直接影响到多雷达数据处理系统的数据能否融合。实际工作中，可以在雷达记录仪上按照记录通道分别回放记录的单雷达信号，如果某个记录通道信号质量不好，根据故障现象可以确认是此路雷达有问题；反之，则是多雷达数据处理系统存在问题。另外也可以使用专用的雷达信号测试分析仪，分析各路雷达的数据，查找信号质量差的雷达。而该路雷达信号质量差可能是由于雷达头本地航迹到自动化系统之间的传输过程中数据帧遭到破坏，从而导致航迹暂时丢失。

5）当自动化系统对某一固定方位雷达数据的处理存在问题时，也可能造成航迹丢失现象的出现。

3 目标航迹分裂原因分析

雷达数据处理系统的雷达坐标、标高、磁偏角等可变参数调整不合适、雷达数据融合算法门限不当、数据融合程序存在错误、雷达数据处理系统程序进程错误、进入雷达数据处理系统的数据存在较大的时间延迟等将导致多部雷达的信号不能融合，使信号产生裂变，形成了同一目标的多个航迹即统称的目标航迹分裂。

目标产生裂变会混淆管制员的视觉，同时也可会使系统产生SSR 代码重复告警。

1） 雷达数据处理系统的雷达坐标、标高、磁偏角等可变参数调整不合适引起的目标裂变，由现场技术人员根据实际情况进行参数调整可以解决。

2） 雷达数据处理系统程序进程错误引起的目标裂变，由现场技术人员重新启动雷达数据处理系统可以解决。

3） 雷达数据融合算法门限参数选择不当、数据融合程序存在缺陷将会使目标产生裂变，需要生产厂家的技术支持。技术支持要采集、分析目标裂变出现时的实时数据、找到原因，完善数据融合算法和修改门限参数，直至更换新程序。

4） 由于ATC 系统中路由器、交换机的阻塞使进入雷达数据处理系统的数据存在较大的时间延迟、运行速度慢等也可能导致目标分裂。进入雷达数据处理系统的数据存在较大的时间延迟，如果是设备硬件原因，则需要更新设备；如果是设备软件原因，在重新启动无效时则需要进行程序升级。由于目标数据在通信系统中存在较大的时间延迟，通信线路传输性能下降会导致目标数据误码率高，在目标数据的识别码遭到破坏时就可能使目标产生裂变。

4 虚假目标原因分析

多雷达数据融合区域参数不当对自动化系统的影响是全局性的。当某路雷达的探测范围超过了自动化系统所设置的单路雷达探测范围时，自动化系统容易对超过自动化融合区域的单路雷达所探测到的目标形成一个镜面反射，即在融合区域产生一个与融合区域外某个目标航迹相同的虚假目标。以西安Telephonics自动化系统为例，当延安雷达所设置的探测范围较大时，延安雷达附近上空出现了一个与西安区域外的某目标航迹相同的虚假目标，当调整了延安雷达的探测范围后，该虚假目标消失。

5 目标停滞原因分析

目标停滞现象的发生与航班流量有着密切的关系。航班流量大的时候，对服务器的数据处理能力要求较高，而一旦某个席位向服务器请求数据，又得不到及时响应时，就会较容易发生目标停滞。

当前，着航班流量的不断加大，以西安使用的Telephonics系统为例，其所使用的席位主机及服务器硬件配置已经无法满足管制业务进一步发展的需求。随着系统软件功能不断升级以及数据量的增加，内存使用率越来越高，这势必影响系统的响应速度。为了研究系统硬件配置对目标停滞现象的影响程度。在航班流量高峰期，对系统席位进行软件层面重启的测试。通过实验发现，内存扩容后，席位发生目标停滞现象的概率明显降低。而在内存扩容之前，高峰时段较容易发生目标停滞现象。

尽管通过提高硬件配置可以降低发生目标停滞的次数，但不能完全消除目标停滞现象的发生。因此目标停滞现象不能通过升级硬件完全解决，更重要的是提高系统本身的稳定性。

6 结束语

伴随着空管设备自动化程度越来越高，原来简单机械的硬故障也逐渐向高端软件的软故障转化，这就需要我们提高自己的辨别能力来正确区分软硬件故障。

参考文献

[1] 丁鹭飞.雷达原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，1984.

[2] 张尉.二次雷达原理[M].北京：国防工业出版社，2007.

[3] 吴顺君等.雷达信号处理和数据处理技术[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4] “TELEPHONICS AEROTRAC HARDWARE MAINTENANCE MANUAL” Technical Data for the Aerotrac TM Air Traffic control System April 2001 Prepared by：Telephonics corporation 815 Board Hollow Road Farmingdale， New York 1735 USA.

作者简介：

蒋晓霜，女，中国民航大学，本科，学士，现任职于西北空管局技保中心雷达室机务员；研究领域：雷达自动化。