一種多管制中心之間數(shù)據(jù)融合與交換的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)及一種數(shù)據(jù)融合與交換系統(tǒng)，具體設(shè)及一種多管制中屯、之間的數(shù)據(jù)融合 與交換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[000引民航空管系統(tǒng)經(jīng)過20多年的建設(shè)，特別是經(jīng)過"八五"、"九五"兩個五年計劃的建 設(shè)，一大批管制中屯、的ATC系統(tǒng)相繼投入使用，使管制服務(wù)能力達(dá)到一個新水平，空管保障 能力有了根本性的提高，在保障飛行安全、正常和優(yōu)質(zhì)服務(wù)方面發(fā)揮著越來越突出和關(guān)鍵 的作用。特別是近年先后在北京終端區(qū)、北京區(qū)域、珠海終端區(qū)、廣州區(qū)域、京廣航路實施雷 達(dá)管制，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0003] 隨著中國民航的高速發(fā)展，民航飛行量不斷增長，民航空管所面臨的安全保障任 務(wù)系統(tǒng)越來越重，對空管保障系統(tǒng)的要求越來越高。然而，由于我國空管系統(tǒng)設(shè)備的"屯國 八制"現(xiàn)狀，由不同國家和廠商提供各管制中屯、自動化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)不能相互交換和共享， 極大地影響了系統(tǒng)的容量和效率，使從程序管制到雷達(dá)管制的進(jìn)程受到影響。隨著民航空 管體制改革的進(jìn)展，空管高空管制區(qū)數(shù)目將從現(xiàn)在的20多個減少到7個左右，隨著Ξ大區(qū)域 管制中屯、、北京終端區(qū)等自動化系統(tǒng)的建立，有效地提高我國的空中交通管制能力，也是實 施雷達(dá)管制戰(zhàn)略的重要戰(zhàn)略步驟。為充分發(fā)揮管制中屯、的功能和作用，完成管制中屯、大區(qū) 域運行，如何實現(xiàn)管制中屯、間信息交換和數(shù)據(jù)融合將至關(guān)重要。
[0004] 為全面實施雷達(dá)管制戰(zhàn)略，管制區(qū)間的自動移交，地區(qū)性的信息共享，全國飛行計 劃處理(FDP)數(shù)據(jù)融合已成為民航空管管制Ξ個重要的步驟和需求。而實現(xiàn)"系統(tǒng)互聯(lián)自 動、信息共享交互、數(shù)據(jù)一致同步"是空管自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
[000引"十一五"期間，中小型空管自動化系統(tǒng)實施國產(chǎn)化，開展我國自主知識產(chǎn)權(quán)的管 制中屯、間數(shù)據(jù)融合和交換技術(shù)研究，制定空管自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合和交換技術(shù)的相關(guān)技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)勢在必行。國外，特別是歐洲，從上世紀(jì)90年代即開始了該方面的工作，在系統(tǒng)接口技 術(shù)規(guī)范和實現(xiàn)的多種通信協(xié)議的制定，W及在開發(fā)滿足新的航空管制要求的ATC系統(tǒng)方面 做了大量的工作，實現(xiàn)了管制區(qū)域內(nèi)和管制區(qū)域間飛行管制數(shù)據(jù)的無縫連接和管制移交， 取得了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)成果，對實現(xiàn)"歐洲空間一體化"起到了極大地推動作用。
[0006] 現(xiàn)有的管制中屯、數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)相對片面，不能實時進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和融 合，如蔣乃欣等發(fā)表的"空管多雷達(dá)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)"（航空電子技術(shù)，2004年第 35卷第2期)和薛文安等發(fā)表的"民航ATC系統(tǒng)中交通信息的數(shù)據(jù)融合"（中國民航學(xué)院學(xué)報， 1997年第15卷第4期）。而各個管制中屯、的數(shù)據(jù)量很大，而處理數(shù)據(jù)是否全面、準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)是 否能實時交換融合無疑是空管效果好壞的決定因素，因此，本發(fā)明對民航空管管制中屯、之 間，特別是高空管制中屯、與中低空管制中屯、間的數(shù)據(jù)的融合和交換處理技術(shù)進(jìn)行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種多管制中屯、之間的數(shù)據(jù)融合與交換系 統(tǒng)，實現(xiàn)管制中屯、間管制數(shù)據(jù)的實時交換和融合、管制服務(wù)的無縫連接。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多管制中屯、之間的數(shù)據(jù)融合與交換系統(tǒng)，包括前端數(shù) 據(jù)處理子系統(tǒng)、融合和交換子系統(tǒng);前端數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)通過對輸入輸出設(shè)備的控制，接收 多個管制中屯、的綜合航跡和飛行數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析和數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)視，并把解析后的各通道數(shù) 據(jù)傳送給融合和交換子系統(tǒng);融合和交換子系統(tǒng)完成各管制中屯、間數(shù)據(jù)的融合處理、飛行 數(shù)據(jù)處理、飛行數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)處理，形成融合飛行數(shù)據(jù)和融合綜合航跡;前端數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng) 還將接收的融合和交換子系統(tǒng)輸出的融合飛行數(shù)據(jù)和融合綜合航跡通過物理接口輸出到 與之相對應(yīng)的管制中屯、系統(tǒng)前端。
[0009] 該數(shù)據(jù)融合與交換系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)模擬仿真子系統(tǒng)，對管制中屯、運行環(huán)境進(jìn)行模 擬，仿真真實的管制中屯、所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，然后將所產(chǎn)生的綜合航跡、雷達(dá)數(shù)據(jù)和報文數(shù)據(jù)通 過輸出端口輸出到其它子系統(tǒng)，作為整個數(shù)據(jù)融合與交換系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源；同時還可W 通過輸入端口接收其他子系統(tǒng)和其他管制中屯、發(fā)送的數(shù)據(jù)W進(jìn)行交換和檢測。
[0010] 前端數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括多通道數(shù)據(jù)處理接口、數(shù)據(jù)格式解析模塊、數(shù)據(jù)格式組 裝模塊、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查模塊、多通道航跡建立模塊、多通道航跡顯示模塊、人機(jī)控制模塊、內(nèi) 部格式組裝模塊;多通道數(shù)據(jù)處理接口根據(jù)接入系統(tǒng)需求控制物理通信接口硬件，進(jìn)行多 通道的并行數(shù)據(jù)輸入和輸出控制;數(shù)據(jù)格式解析模塊接收多個通道的管制中屯、空管自動化 系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解析;數(shù)據(jù)格式組裝模塊，對融合飛行數(shù)據(jù)和融合綜合航 跡進(jìn)行數(shù)據(jù)組裝，通過多通道數(shù)據(jù)處理接口傳送給各管制中屯、;數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查模塊，根據(jù)解 析的飛行航跡及飛行計劃數(shù)據(jù)對前端數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量判別，提供 當(dāng)前數(shù)據(jù)質(zhì)量狀態(tài)；多通道航跡建立模塊，根據(jù)物理通道的設(shè)定建立并行的多通道數(shù)據(jù)存 儲區(qū)，按照不同的接收通道，根據(jù)飛行目標(biāo)存儲所有飛行航跡和飛行計劃數(shù)據(jù)；多通道航跡 顯示模塊，根據(jù)多通道航跡建立模塊的飛行航跡數(shù)據(jù)，通過二維圖形方式顯示所有通道的 飛行航跡數(shù)據(jù)，同時建立并行顯示機(jī)制，根據(jù)選擇，對不同的通道數(shù)據(jù)同時進(jìn)行顯示；人機(jī) 控制模塊，對人機(jī)交互過程進(jìn)行控制；內(nèi)部格式組裝模塊，對輸入到前端數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)中 的綜合航跡進(jìn)行數(shù)據(jù)組裝，通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一傳輸?shù)饺诤虾徒粨Q子系統(tǒng)中。
[0011] 融合和交換子系統(tǒng)包括前端數(shù)據(jù)輸入接口、空間配準(zhǔn)模塊、數(shù)據(jù)質(zhì)量分析模塊、時 間配準(zhǔn)模塊、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊、數(shù)據(jù)融合模塊、融合數(shù)據(jù)顯示模塊、飛行數(shù)據(jù)過濾模塊、飛行數(shù) 據(jù)分析模塊、飛行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、飛行數(shù)據(jù)顯示模塊、融合數(shù)據(jù)與飛行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊、數(shù)據(jù) 輸出控制模塊;前端數(shù)據(jù)輸入接口，接收前端數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)輸出到融合和交換子系統(tǒng)內(nèi) 部局域網(wǎng)的監(jiān)視數(shù)據(jù)、綜合航跡數(shù)據(jù)運些系統(tǒng)內(nèi)部格式數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)類型發(fā)送至相應(yīng) 模塊進(jìn)行處理;空間配準(zhǔn)模塊，消除坐標(biāo)轉(zhuǎn)換變形、管制中屯、系統(tǒng)誤差運些固有誤差對融合 效果的影響;數(shù)據(jù)質(zhì)量分析模塊，對經(jīng)過空間配準(zhǔn)的監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用聚類分析方法 將數(shù)據(jù)分為正常數(shù)據(jù)、滯后數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)，輸出至相應(yīng)的模塊分別對各種質(zhì)量狀態(tài)的監(jiān)視 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;時間配準(zhǔn)模塊，采用最小二乘算法對經(jīng)過數(shù)據(jù)質(zhì)量分析模塊判定為正常數(shù) 據(jù)的監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行時間同步處理;數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊，關(guān)聯(lián)航跡與點跡數(shù)據(jù)，根據(jù)處理的監(jiān)視數(shù) 據(jù)質(zhì)量的不同分為正常數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和滯后數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)兩部分;數(shù)據(jù)融合模塊，根據(jù)監(jiān)視數(shù)據(jù)質(zhì) 量的不同采用不同的數(shù)據(jù)融合方法分別進(jìn)行融合處理，分為正常數(shù)據(jù)融合和滯后數(shù)據(jù)融合 兩部分;融合數(shù)據(jù)顯示模塊，根據(jù)融合航跡數(shù)據(jù)，通過二維圖形方式顯示融合航跡數(shù)據(jù)；飛 行數(shù)據(jù)過濾模塊，將輸入的飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾篩選，提取出所需要的信息；飛行數(shù)據(jù)分析模 塊，對得到的信息進(jìn)行分析，解析出能夠與融合數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)所需的數(shù)據(jù)項，w供生成綜合航跡 使用;飛行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)CRC驗證算法的轉(zhuǎn)換、報文開始和結(jié)束標(biāo)示轉(zhuǎn)換、時間顯示格 式轉(zhuǎn)換；飛行數(shù)據(jù)顯示模塊，根據(jù)飛行數(shù)據(jù)，通過界面方式顯示信息；融合數(shù)據(jù)與飛行數(shù)據(jù) 關(guān)聯(lián)模塊，根據(jù)融合數(shù)據(jù)與飛行數(shù)據(jù)中呼號、飛行計劃、飛行航跡對融合數(shù)據(jù)和飛行信息進(jìn) 行關(guān)聯(lián)，形成綜合航跡數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)輸出控制模塊，控制系統(tǒng)內(nèi)部監(jiān)視數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)W及綜 合航跡數(shù)據(jù)的輸出狀態(tài)。
[0012] 融合和交換子系統(tǒng)中的空間配準(zhǔn)模塊采用下述方法實現(xiàn):在一段時間內(nèi)兩管制中 屯、管制區(qū)域重疊區(qū)域有N個目標(biāo)，對于第k個綜合航跡數(shù)據(jù)有：
[0013]
[0014] 其中，N含2，k=l ,2,…,N，Xa,k、ya,k表示管制中屯、a的綜合航跡目標(biāo)在管制中屯、a的 局部坐標(biāo)系下第k時刻的位置，xb,k、yb,讀示管制中屯、b的綜合航跡目標(biāo)在管制中屯、b的局部 坐標(biāo)系下第k時刻的位置，A。表示管制中屯、a的斜距偏差，03,k表示管制中屯、a在第k時刻的 方位角，即與正北的順時針方向的夾角，ra,k表示管制中屯、a在第k時刻與綜合航跡目標(biāo)的斜 距，Δ 03表示管制中屯、a的方位角偏差，A η表示管制中屯、b的斜距偏差，9b,讀示管制中屯、b 在第k時刻的方位角，即與正北的順時針方向的夾角，η,讀示管制中屯、b在第k時刻與綜合 航跡目標(biāo)的斜距，A 0b表示管制中屯、b的方位角偏差；
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