[发明专利]一种ADS－B管制工作站数据处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种管制工作站的数据处理系统，特别是一种ADS-B管制工作站的数据处理系统，属于空中交通管制领域。

背景技术

空中交通管制的根本目的是使航线上的飞机安全、有效和有计划的在空域中飞行，管制员需要对管制空域内飞机的飞行动态进行实时监视。

传统的雷达监视手段采用询问应答方式对目标探测。从长远来看，雷达系统自身具有很多局限性，限制了监视性能的提高。雷达波束的直线传播形成了大量雷达盲区，无法覆盖海洋和荒漠等地区；雷达旋转周期限制了数据更新率的提高，从而限制了监视精度的提高；无法获得飞机的计划航路、速度等态势数据，限制了跟踪精度的提高和短期冲突检测告警STCA的能力。因此，需要开发新的监视手段。

广播式自动相关监视ADS-B利用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实现空天地一体化协同监视。ADS-B不仅克服了传统雷达监视手段的一些问题，并且具有精度高、更新率高、应用范围广、地面设备建设和维护费用低等优势。

空中交通管制工作站是空中交通管制员的一种管制工具，这种管制工具需要具备两种基本功能：监视和通信。监视是指通过特定的监视手段，管制员在特定的显示屏幕上观测并获得实时的飞机位置；通信是指管制员利用话音和数据等通信手段与飞行员进行实时的通信与交流。管制员通过监视和通信可以及时地获取详细的飞机位置信息，同时又能够与飞行员取得及时的联系，这样就可以随时随地的对管制区域内的飞机进行空中交通指挥，使飞机能够按照正确的航路飞行，从而降低空中交通事故率，提高航路飞行安全，管制员也可以有效地调度管制区域内的其他飞机，优化飞机的航路，提高空中交通流量和空域利用率，带来良好的经济效益。

参照中国民航ADS-B技术政策，ADS-B作为一种新兴的监视技术，将首先应用于地空监视，即起到一种类似于雷达的作用，提供“类雷达”服务。传统的管制工作站都是基于雷达数据，随着ADS-B技术的兴起，国际上广泛开展了将ADS-B数据融入现有雷达管制工作站系统的研究。中国的情况与欧美等空管大国有很大区别，欧美等国都有较完善的雷达覆盖，而中国地域广大、地形复杂，存在着大量的高山、荒漠地区，尤其是西部地区，在这些地区无法建设雷达。按照中国民航ADS-B技术政策，中国民航将首先考虑在西部无雷达覆盖的地区建设和推广应用ADS-B系统，而中国民航在这些地区尚无管制工作站系统，因此亟需研制一套基于ADS-B数据的管制工作站系统。

由于ADS-B是基于机载通信导航设施的协同式监视系统，其工作原理从根本上不同于传统的基于无线电测距的主动式监视系统(雷达)，因此基于ADS-B数据的管制工作站系统与传统的基于雷达数据的管制工作站系统有较大不同。

ADS-B数据的更新率为每秒1次，大大高于传统雷达的更新率(航路雷达12秒1次，终端区雷达4秒1次)；ADS-B系统使用模式S的扩展电文消息格式，“扩展”是与二次雷达比较而言，将二次雷达的56bit消息扩展到ADS-B的112bit包里。因此，基于ADS-B数据的管制工作站系统需要处理相对于基于雷达数据的管制工作站系统几倍甚至几十倍的数据量，而将ADS-B数据直接接入现有的管制工作站系统，仅能处理与雷达数据量相当的ADS-B数据，从而会丢失部分ADS-B数据。

ADS-B数据的编码方式相比于二次雷达要复杂的多：ADS-B下发报文的格式为DF17，消息主要包括DF，CA，AA，ME，PI几个字段，其中，ME是数据段，由56bit组成，其起始的5个bit(33-37bit)称作TYPE字段，用来标识消息类型，如TYPE值为9～18时是飞机位置消息，TYPE值为19时是飞机速度消息，TYPE值为1～4是标识消息，TYPE值为27是飞行趋势信息等，一个编码仅传输一种特定类型的信息，不同类型消息的发送周期也不同，如：位置消息和速度消息每0.4-0.6秒更新一次，标识消息每4.8-5.2秒更新一次，趋势信息每1.6-1.8秒更新一次。ADS-B这种变速率传输数据的方式导致基于ADS-B数据的管制工作站系统的数据处理方式复杂度大大增加，而将ADS-B数据直接接入现有的管制工作站系统，会将ADS-B各种类型的信息更新率默认为雷达数据的更新率，导致错误处理；即使手动设置更新率也仅能符合一种类型(比如位置和速度信息)的需求，无法分别设置。