鄒繼科

摘要 現(xiàn)中南地區(qū)自動(dòng)化主用系統(tǒng)采用歐洲貓v5系統(tǒng)，經(jīng)多監(jiān)視源數(shù)據(jù)處理器MST （Multi-SensorTracking Function）對收到的A/C模式雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，產(chǎn)生歐洲貓系統(tǒng)綜合航跡。根據(jù)民航局統(tǒng)一部署，后續(xù)將引接S模式雷達(dá)及ADS-B信號進(jìn)行融合處理。本文將對中南地區(qū)目前雷達(dá)融合情況及后續(xù)多監(jiān)視源數(shù)據(jù)處理進(jìn)行綜合分析。

【關(guān)鍵詞】歐洲貓 MST 雷達(dá) 融合處理

1 前言

中南地區(qū)自動(dòng)化歐洲貓V5系統(tǒng)采用雙機(jī)冗余MST服務(wù)器對A/C模式雷達(dá)進(jìn)行融合處理，產(chǎn)生系統(tǒng)綜合航跡。在多路A/C模式雷達(dá)進(jìn)行融合處理的過程中，MST先對每部雷達(dá)進(jìn)行預(yù)處理及BIAS修正。當(dāng)雷達(dá)對飛機(jī)的位置進(jìn)行測量時(shí)，在方位角和距離上定會存在一定的偏差。因此對雷達(dá)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行一定的BIAS補(bǔ)償，使其更趨近于飛機(jī)的實(shí)際位置。方位角和距離的補(bǔ)償值有兩種模式，一種是手動(dòng)模式，即設(shè)定一個(gè)固定值的BIAS數(shù)值，在融合計(jì)算時(shí)始終按此值進(jìn)行補(bǔ)償;另一種是自動(dòng)模式，即依靠系統(tǒng)中算法固定周期選取10個(gè)點(diǎn)跡報(bào)告，計(jì)算一次BIAS數(shù)值，作為動(dòng)態(tài)調(diào)整的參數(shù)。BIAS數(shù)值的選取不合理會導(dǎo)致對此雷達(dá)信號修正的不準(zhǔn)確，當(dāng)系統(tǒng)航跡使用此雷達(dá)航跡更新時(shí)，即會造成偏差，從而導(dǎo)致矢量線擺動(dòng)或者假信號的問題?？梢夿IAS的修正對雷達(dá)信號處理十分必要。

2 多監(jiān)視源數(shù)據(jù)融合處理

MST多監(jiān)視源數(shù)據(jù)跟蹤處理器可以處理AiC模式雷達(dá)數(shù)據(jù)、S模式雷達(dá)數(shù)據(jù)、ADS-B數(shù)據(jù)以及WAM報(bào)告。MST先對收到的各項(xiàng)監(jiān)視源信息進(jìn)行預(yù)處理，主要是對各監(jiān)視源的報(bào)告信息進(jìn)行檢查，查看報(bào)告信息的完整性，并檢查報(bào)告信息與系統(tǒng)航跡是否匹配。經(jīng)過MST預(yù)處理，多監(jiān)視源數(shù)據(jù)信息開始進(jìn)行融合航跡運(yùn)算，不同的數(shù)據(jù)源信息輸入系統(tǒng)，同時(shí)更新系統(tǒng)航跡。處理流程如圖1所示。

根據(jù)MSTS多監(jiān)視源數(shù)據(jù)跟蹤處理功能流程圖分析，系統(tǒng)收到雷達(dá)航跡（ Multi-RadartracHng），首先進(jìn)入Buffer緩沖處理，即將雷達(dá)覆蓋的區(qū)域分成點(diǎn)跡扇區(qū)和航跡扇區(qū)。通過接收到雷達(dá)點(diǎn)跡的位置，判斷其參與計(jì)算的航跡扇區(qū)，并最終進(jìn)行雷達(dá)航跡融合計(jì)算。

如圖1所示，參與系統(tǒng)融合處理的雷達(dá)航跡（ Multi-Radar tracking）、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視ADS-B報(bào)告、廣域多點(diǎn)定位（WAMtracking）報(bào)告等多監(jiān)視源數(shù)據(jù)信息，均經(jīng)過Pre-Correlation預(yù)相關(guān)處理。預(yù)相關(guān)處理是將點(diǎn)跡、航跡信息進(jìn)行粗略分類的階段，即將同一或相鄰的點(diǎn)跡扇區(qū)內(nèi)的點(diǎn)跡，參與同一航跡扇區(qū)內(nèi)的航跡計(jì)算。實(shí)現(xiàn)多個(gè)相關(guān)點(diǎn)跡與多個(gè)相關(guān)航跡對應(yīng)。預(yù)相關(guān)處理是多監(jiān)視源數(shù)據(jù)融合處理的初步計(jì)算，條件選擇相對寬泛，主要目的是濾除多監(jiān)視源送入的無相關(guān)的點(diǎn)跡報(bào)告，減少系統(tǒng)運(yùn)算成本，便于MST更高效完成數(shù)據(jù)融合處理。

預(yù)相關(guān)處理是多點(diǎn)跡對多航跡的相關(guān)，要進(jìn)行更準(zhǔn)確地關(guān)聯(lián)運(yùn)算，下一步將進(jìn)行相關(guān)處理（ Correlation）。相關(guān)功能會對點(diǎn)跡和航跡進(jìn)行配對可能性計(jì)算，產(chǎn)生匹配可能性的評估值，評估值反映了航跡與點(diǎn)跡匹配程度。通過評估值比較，計(jì)算出一個(gè)點(diǎn)跡最具可能性匹配的三個(gè)航跡，或一個(gè)航跡最具可能性匹配的三個(gè)點(diǎn)跡。剩余淘汰掉不相關(guān)的點(diǎn)跡，將送回Pre-Correlation預(yù)相關(guān)進(jìn)行重新處理。

配對處理（Association）關(guān)聯(lián)功能，是將點(diǎn)跡和航跡進(jìn)行1對1判斷匹配的重要過程。主要目的是為了解決1對3，或是3對1的相關(guān)沖突，最終雷達(dá)航跡和融合點(diǎn)跡實(shí)現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系。同時(shí)也可能存在某些融合航跡或雷達(dá)點(diǎn)跡未收到任何與之關(guān)聯(lián)的信息，這時(shí)我們將這些融合航跡或雷達(dá)點(diǎn)跡送Initiation初始化進(jìn)行處理。

融合航跡和雷達(dá)點(diǎn)跡實(shí)現(xiàn)了1對1的匹配后，進(jìn)入航跡更新處理階段（ TrackUpdate）。MST采用自適應(yīng)卡爾曼濾波器進(jìn)行航跡更新，當(dāng)系統(tǒng)受到航跡報(bào)告時(shí)，立即根據(jù)報(bào)告信息內(nèi)容，判斷航跡趨勢，根據(jù)卡爾曼濾波器提供的三種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型進(jìn)行匹配。利用均分誤差最小的方法，對多個(gè)信息報(bào)告進(jìn)行平均運(yùn)算，即可更新系統(tǒng)融合航跡，使系統(tǒng)融合處理不間斷，提高了航跡參數(shù)判斷的準(zhǔn)確性。

對一些未參與航跡更新的點(diǎn)跡將送入Initiation初始化，生成新的系統(tǒng)航跡。航跡更新后，即進(jìn)入航跡管理（ TrackManagement）。航跡管理是對航跡質(zhì)量的評估，對一些低質(zhì)量或速度過高的不標(biāo)準(zhǔn)的航跡進(jìn)行刪除。

MSTS服務(wù)器根據(jù)雷達(dá)信號的時(shí)標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的融合計(jì)算。在離線參數(shù)中設(shè)定了每個(gè)雷達(dá)是否采用時(shí)標(biāo)（UNIVERSAL TIMESTAMPING）解析參數(shù)，若為TRUE，則以雷達(dá)端添加的GPS時(shí)標(biāo)為準(zhǔn);若為FALSE，則以THALES系統(tǒng)pline接收端的時(shí)標(biāo)為準(zhǔn)，雷達(dá)選取接收到的正北報(bào)和扇區(qū)0的時(shí)間為參考時(shí)間，用以判斷雷達(dá)的狀態(tài)以及雷達(dá)數(shù)據(jù)是否有效。如果雷達(dá)數(shù)據(jù)超過參考時(shí)間一定范圍，則認(rèn)為數(shù)據(jù)無效，被MSTS服務(wù)器丟棄;如果3次未收到正北報(bào)或扇區(qū)O的雷達(dá)數(shù)據(jù)，或者此雷達(dá)數(shù)據(jù)超過一定參數(shù)時(shí)間被丟棄處理，則雷達(dá)的狀態(tài)自動(dòng)切換為FAILED。

3 結(jié)語

經(jīng)過MSTS多監(jiān)視源數(shù)據(jù)跟蹤處理，自動(dòng)化歐洲貓V5系統(tǒng)可以輸出穩(wěn)定準(zhǔn)確的綜合航跡信息提供給管制員使用?，F(xiàn)階段中南區(qū)主要引接信號源以A/C模式雷達(dá)信號為主，后續(xù)根據(jù)國家對民航系統(tǒng)服務(wù)要求的統(tǒng)一部署，我局將進(jìn)一步引接S模式雷達(dá)信號以及ADS-B信號，以為民航事業(yè)蓬勃發(fā)展提供更有力的技術(shù)保障！

參考文獻(xiàn)

[1] Thales ATM Pty Ltd NESACC EUROCAT-XSystem/Segment Specification.