航空管制雷达一致性监视技术研究

收藏 打印 发给朋友 发布者：lunwenchina

热度0票  浏览105次 时间：2020年4月26日 15:08

刘 源

（中国民用航空青岛空中交通管理站）

摘 要：在空中交通监控工作中，最简单，然而也是最重要的，就是对飞行器的运行状态实行监视操作。雷达一致性技术有一定的功能、效力，能避免航空器之间发生冲突，并确保其飞行安全上，故，雷达一致性监视技术在空中交通管控中长期为主导因素。

关于航空监管雷达一致性监视技术的研究。

关键词：航空管制；雷达一致性监视技术；研究；雷达在航空监制过程中最基础、最重要的，是对航空器飞行活动的监控。尤其是雷达一致性监视技术（也就是一种监控技术）的运用，对于规避掉飞行器轨迹发生冲突的事件，同时确保飞行器的安全飞行有重大作用。运行中的的飞机凭借自身器械功能，可以精确自身定位，及其他运行参数，如飞行速率、飞行高度、弯道数等，等到采集到的参数成功递交到交通监管系统中后，即为完成了一致性监视任务，这样就确定其飞行状态的正常与否。飞行状态的一致性监视技术，能将航空器采集到的运行数据与一致性标准两相比较，最后航空监管人员根据情况给予飞行许可。目前有三种技术都可归纳到航空监管一致性技术中，即航空交通监管中的通信技术、导航技术和监控技术。

1 航空管制中的雷达一致性监视技术简介

航空飞行器的行路径及飞行目的都由航空监管系统实行监视活动，凭借这一手段，管制中心才能发出正确指令，从而提高航空交通安全系数。地面管制人员为避免飞行冲突，并有效地选择最优化运行轨迹，从而发放许可指令的一种航空监管技术叫做一致性监视技术；运用该技术分析、比较了航空器的飞行状态及运行轨迹较之后，相关工作人员即能有效的制定针对性措施以确保飞机的安全航行。在无冲突、安全和有效的前提下，航空监管工作人员将放行许可指令发放至每一飞行器，以化解飞行器之间的航行轨迹冲突问题。因为一旦飞行器偏离飞行路径，这将直接有害于航空管控系统的安全及运作效率。此外，一致性监视技术对于航空器运行状态与预设状态的符合程度还具有勘测功能，从而航行途径可以在最短的时间内得到更正。飞行器航行轨迹的一致性监视是航空管控人员通过分析、比较雷达侦探到的数据和预设轨迹，并利用自动化系统的一些简易辅助功能而完成的。

2 测试飞行器故障的一些方法措施

2.1 以模型为基础的故障测试

以模型为背景的故障检测是指，将模型表达出的系统先验数据与测试对象的数据进行比较，得出结果后，对残差进行分析、整理，以实现故障的有效排查。当相关命令被输入到待检查的模型中时，期望行为则将会出现在处于监控状态的系统模型中。

该行为与系统的实际行为之间存在些许差异，若运用量化的方法处理这些差异，它们则将以残差的形式呈现。残差与此两种行为之间的差异成正比，期望行为与实际行为之间的差异随残差的减小而减小。得到残差后，对残差的特征进行分析，再结合一致性监控技术的决策规划功能，即可得出结论，排查出可能存爱的故障。若残差超过预定义极限值，表明有故障。这种模型无法完整地表达出系统的实际操作过程，因此，除了实际存在故障这一原因，也有可能是单纯的不确定性造成了残差的产生。对于这个问题，我们可以通过信号测试理论，结合故障测试效能目标，就能将极限值确定下来。

非一致性确认之后，出现故障的位置即可用故障隔离技术测试出来 [1] 。

2.2 以模型为基础的一致性监视

若情况理想，飞行器中的机组人员接受到相关指令之后，会在飞行器的飞行管控系统中进行合理的输入，将一致性基准与飞行器的实际飞行状态相比较，实现飞行器飞行路径的有效管制。而一致性监视功能则可以直接从飞行器监视系统中采集到与飞行器实际系统状态有关的数据；采用目的推断、残差生成以及决策确定技术后，再将期望行为和观察行为进行对比，最终定论二者是否一致 [2] 。

2.3 一致性监视技术的作用

一致性监视技术的作用主要主要有以下几种：

（1）一致性监控技术的意图推断作用

若飞行器的运行状态与一致性标准的规定不相符，则飞行器的运行状态必须使用隔离故障的技术来合理推断。一致性监视模型也可以对飞行器运行状态的土粒进行操作。采用该模型，我们可以得到残差最小值；虽然无法分毫不差地描绘出飞行器的实际运行状态，但执行某种操作后，一致性监视模型法即能将可能发生的行为较为准确地评估、预测出来 [3] 。

（2）一致性监控技术的残差生成功用

残差生成指的是在飞行器的飞行状态基础上建立测量数据。为了提高估量参数的准确性和有效性，对于飞行器飞行状态的选择，要将其扩大至尽量多的不同状态选择景区中。将得到的估量数据与一致性基准进行对比，判断飞行器的运行是否处于正常状态。

（3）一致性监控技术的决策能力

一致性监控技术的决策能力即，一致性基准和一致性残差的比较、对比，是飞行器处于一致性飞行状态的与否做出准确判断。若得到的一致性残差小于一致性基准，则表明飞行器飞行状态不与一致性相符合；若结果相反，则表明飞行器飞行状态有一致性。航空监制雷达一致性监视技术可以在一定程度上确保飞行器的运作是正常的，但是这种技术的运用有一个前提，即飞行器之间不能发生任何冲突。航空监制雷达一致性监视技术对于将偏离预设轨道的飞行器进行有效的矫正有重大意义，保障航空器械的飞行安全。

3 以模型为基础的一致性监视技术

3.1 一致性监查模型。

以模型为基础的故障排查技术是，把被检测对象的实际信息与模型系统中的已有的信息做对比，稍后再分析处理对比操作产生的残差，完成器械的故障排查。机组工作人员一接受到许可指令，就要将相关指令键入到航空监制系统中，再运用一定的方法（较为常用的是与一致性标准相辅相成的管理机能）对航空器的运行轨道进行管理。监控系统收的真实参数值与期望值相比较，结合技术分析、残差生成、决策规划及目标推断等过程，最终在分析的结果基础上得出结论，看飞机飞行状态与期望行为是否是一样的。航空监制雷达一致性监控模型有不同的形式。在模型建设以及采样过程中有大量的噪声误差出现，所以要在合适的程度上建立一致性监控模型是较复杂的。

那么在运用一致性监控技术预测航空交通的状态时，很实用的一个技巧就是将定量分析和定性分析相结合，这样生成的残差就可以更有效地规避一致性监控模型的不确定性因素导致的模型不稳定等问题。

3.2 一致性监视功能分析

3.2.1 残差生成。

残差的生成就是将尽可能多的运行状态的估测建立在最可靠的测量数据上，然后通过实际测量数据与一致性标准的比较，分析飞机是否处于正常运行状态。

残差计算公式为：

3.2.2 规划决策。

决策的规划即在生成的一致性残差与标准对比的基础上，确定飞行器运行状态的一致性与否。若经过计算得到的一致性残差未达一致性标准极限，则表明飞机处于一致性状态；若一致性残差超越了一致性标准极限，则说明有不一致性运作飞机的存在。有不同的航空监制环境，即有不同的一致性残差的需求，则产生机制及一致性标准极限也有相应的变化，以达到不同情况下，各自最准确的判别效果。在现有的航空监制一致性监视系统中，若飞机转换轨道时需要较大的一致性极限，那么飞机不进行轨道转换时则肯定只要较小的一致性极限，飞行器上的不同部件也要不同的极限。

3.2.3 意图推理。

若飞行器不能按照规定的一致性标准飞行，则应该采取故障隔离技术推断运行状态。推荐交替运行一致性标准和一致性监控模型，将残差减到最小。即使不能完全得知飞行器的实际运行状态，但是这样可以执行个别指定的操作，并能够有效确认一连串的可能动作。

4 结论

航空监制雷达一致性监视技术即为，实时监控飞行器的飞行路径，获取位置、高度、速度、航向、识别号和其它相关信息，再与既定路径数据作比较，运用监视系统发放运行许可指令，有效地规避正在飞行的航空器发生轨道冲突的事件。一致性监控技术结合冲突勘测、冲突规避、冲突化解以及航空器飞行状态，增大航空监管效率，并带来可能的社会效益和经济效益。■

参考文献

[1]林长灏.航空管制雷达一致性技术探讨[J].中国新技术新产品，2011（15）：5-6.

[2]戴超成.广播式自动相关监视（ADS-B）关键技术及仿真研究[D].上海：上海交通大学，2011.

[3]郭飞.场面监视雷达仿真系统设计和实现[D].北京：电子科技大学，2011.

作者简介：刘源/1986.07/男/内蒙古包头市/助理工程师/本科/航空管制。