数据融合方法、装置及系统与流程

本发明涉及机场场面特种车辆运行领域，尤其涉及一种基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合方法、装置及系统。

背景技术：

机场场面特种车辆是航空运输链条中极为重要的环节，航空器的正常运行需要引导车、牵引车、摆渡车、行李传送车、食品车、加油车等各类地面服务车辆的保障。

为保证机场场面特种车辆运行的可靠性，目前已有基于ads-bin技术的特种车辆关于机场场面交通态势感知增强技术的应用，但该类应用仅依靠航空器下发的ads-b数据作为单一数据源，在没有其他数据源辅助的情况下存在以下三类问题：

1)因机组操作不当导致无法获得航空器航班号信息；

2)因航空器未按照要求开启ads-bout系统导致无法获得该航空器交通态势信息；

3)因场面信号遮蔽导致的部分航空器ads-b数据不可用；

以上三类问题困扰着机场场面特种车辆ads-bin交通态势增强系统的可靠运行，当ads-b数据不完整或不可用时需要以算法融合其他数据源的方式对交通态势信息进行补偿。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合方法、装置及系统，至少部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本发明公开了一种基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合方法，用于机场场面特种车辆的可靠运行，包括：

接收步骤，接收来自机场场面多个航空器的ads-b数据，以及，来自机场场面的多个机场场面监视雷达数据；

融合步骤，将所述ads-b数据作为基底，利用所述监视数据对所述机场场面监视雷达数据进行数据补充、数据修正与数据增强。

进一步地，上述数据融合方法中，所述融合步骤进一步包括：

第一清单获取步骤，基于所述机场场面监视雷达数据，建立机场场面第一航空器清单，所述第一航空器清单包括航班号及每一航班对应的经纬度位置信息；

第二清单获取步骤，基于航空器的ads-b数据建立第二航空器清单，所述第二航空器清单包括航班的经纬度位置信息；

补盲步骤，根据所述第一航空器清单和所述第二航空器清单，基于航班的经纬度位置信息进行配对补盲。

进一步地，上述数据融合方法中，所述补盲步骤包括：

若ads-b数据中的某条数据没有航班号，但其包含的经纬度信息能够与机场场面监视雷达数据相匹配，则利用机场场面监视雷达数据补充无航班号的ads-b数据；或

若机场场面监视雷达数据无与之匹配的ads航空器的经纬度位置信息，则利用机场场面监视雷达数据补充无ads-b数据的目标。

进一步地，上述数据融合方法中，所述接收步骤和所述融合步骤均由特种车辆车载端执行，所述接收步骤中，机场场面监视雷达数据在被发送至所述特种车辆车载端前，进行如下处理：

过滤步骤，按照经纬度范围和数据内容对所述机场场面监视雷达数据进行过滤，将机场给定区域范围且内容可用的数据保留；

合并步骤，将保留的数据包进行合并；

筛选步骤，基于时间对合并的数据包进行筛选；并且

所述过滤步骤、所述合并步骤，以及，所述筛选步骤为能够接受机场场面监视雷达数据的服务端执行。

进一步地，上述数据融合方法中，所述过滤步骤包括：

预先自定义一个多边形各个点的经纬度，使得该多边形将机场及其周围环境覆盖；

判断航空器是否在多边形里，若否，则针对该航空器的场面监视雷达数据将会被丢弃。

进一步地，上述数据融合方法中，所述合并步骤包括：

将多个udp包合并为1个udp包。

进一步地，上述数据融合方法中，所述合并步骤还包括：使用空白数据填充所述合并后的udp包。

进一步地，上述数据融合方法中，所述筛选步骤为：指定4n-1至4n秒出现的数据包合并后进行发送；其中，n为自然数。

第二方面，本发明还公开了一种基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合装置，用于机场场面特种车辆的可靠运行，包括：

接收模块，接收来自机场场面多个航空器的ads-b数据，以及，来自机场场面的多个机场场面监视雷达数据；

融合模块，将所述ads-b数据作为基底，利用所述监视数据对所述机场场面监视雷达数据进行数据补充、数据修正与数据增强。

第三方面，本发明还公开了一种基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合系统，包括：

特种车辆车载端和服务端；

所述特种车辆车载端包括ads-b接收机和数据融合处理器；

所述ads-b接收机用于接收来自机场场面多个航空器的ads-b数据，并进行解码；

所述服务端用于收来自机场场面监视雷达数据，并将该数据发送至所述数据融合处理器；

所述数据融合处理器用于将所述ads-b数据作为基底，利用所述监视数据对所述机场场面监视雷达数据进行数据补充、数据修正与数据增强。

本发明结合各类机场场面作业车辆的运行特点、机载ads-bout系统技术特征，以及机场场面监视雷达技术特征，将机场场面特种车辆的航空器ads-b数据与机场场面监视雷达数据融合，以ads-b数据作为基底，利用所述监视数据对所述机场场面监视雷达数据进行数据补充、数据修正与数据增强，进而克服单纯依赖航空器ads-b数据保障机场场面特种车辆运行所产生的缺陷，从而使特种车辆更加可靠地运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合方法中，融合步骤的执行流程图；

图3为本发明实施例基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合方法中，机场场面监视雷达数据在被发送至所述特种车辆车载端前所经过的数据处理步骤流程图；

图4为本发明实施例基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合方法中，基于事件的筛选工作原理示意图；

图5为本发明实施例基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合装置的结构框图；

图6为基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

民航ads-b实施规划致力于实现运输航空ads-bout全面运行。但实际运行过程中依然存在少量航班未按照要求运行ads-bout系统。为此须要合理采用一种方法及系统将航空器ads-b数据与准确带有航空器航班号和机型信息的机场场面监视雷达数据进行融合。

参照图1，图1示出了本发明实施例基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合方法的步骤流程图，包括如下步骤：

接收步骤s110，接收来自机场场面多个航空器的ads-b数据，以及，来自机场场面的多个机场场面监视雷达数据。

ads-b是自动相关监视广播的简称，系统无需人工操作或者询问，可以自动地从相关机载设备获取参数向其他飞机或地面站广播飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息，以供管制员对飞机状态进行监控。

相对于航空器的信息传递方向，ads-b的应用分为两类：发送(out)和接收(in)。其中out是ads-b的基本功能，它负责将信号从飞机发送方经过视距传播发送给地面接收站或者其他飞机。ads-bin是指航空器接收其他航空器发送的ads-bout信息或地面服务设备发送的信息，为机组提供运行支持和情境意识，可以应用于航空器的防撞功能、辅助近进、交通态势感知等方面，是未来的ads-b应用发展方向。

机场场面监视雷达是空中交通管制中用来监视跑道、停机坪上飞机和车辆活动情况用的雷达。它能使管制员全面了解和掌握机场场面上各类目标的分布和活动情况。要求雷达分辨率高，天线转速快，确保高的数据率，且能判别各种运动目标类型。

融合步骤s120，将ads-b数据作为基底，利用监视数据对机场场面监视雷达数据进行数据补充、数据修正与数据增强。

在一个具体的实施例中，融合步骤进一步包括：

第一清单获取步骤s1201，基于所述机场场面监视雷达数据，建立机场场面第一航空器清单，所述第一航空器清单包括航班号及每一航班对应的经纬度位置信息；

第二清单获取步骤s1202，基于航空器的ads-b数据建立第二航空器清单，所述第二航空器清单包括航班的经纬度位置信息；

补盲步骤s1203，根据所述第一航空器清单和所述第二航空器清单，基于航班的经纬度位置信息进行配对补盲。

更加具体地，在进行补盲的过程中，若ads-b数据中的某条数据没有航班号，但其包含的经纬度信息能够与机场场面监视雷达数据相匹配，则利用机场场面监视雷达数据补充无航班号的ads-b数据；若机场场面监视雷达数据无与之匹配的ads航空器的经纬度位置信息，则利用机场场面监视雷达数据补充无ads-b数据的目标。

本实施例在具体实施时，接收步骤s110和融合步骤s120均由特种车辆车载端执行。

在一个实施例中，机场场面监视雷达数据采用asterix/cat062通过光纤传输至配备机场4g专网适配算法的服务器。由于机场场面监视雷达数据具有单个数据短小、总数据量大，以及覆盖空域广阔的特点，若直接在机场4g专网中向车辆端发送原始机场场面监视雷达数据，将出现高数据丢包率、高4g带宽占用、车辆端高比例无效计算资源占用的问题。为此须利用机场4g专网适配算法对原始场面监视雷达数据进行特殊处理。

具体来说，参照图3，在机场场面监视雷达数据在被发送至所述特种车辆车载端前，还包括在服务端进行如下处理：

过滤步骤1001，按照经纬度范围和数据内容对所述机场场面监视雷达数据进行过滤，将机场给定区域范围且内容可用的数据保留；

合并步骤1002，将保留的数据包进行合并。通过合并多个asterix/cat062数据包发送，极大地降低了机场4g专网中发送数据包的频率；

筛选步骤1003，基于时间对合并的数据包进行筛选。具体来说，基于时间对asterix/cat062数据包进行筛选，进一步降低对机场4g专网带宽地占用。

过滤步骤1001、合并步骤1002，以及，筛选步骤1003为能够接受机场场面监视雷达数据的服务端执行。

进一步地，过滤步骤1001可以通过如下步骤实现：

步骤a)、预先自定义一个多边形各个点的经纬度，使得该多边形将机场及其周围环境覆盖；

步骤b)、判断航空器是否在多边形里，若否，则针对该航空器的场面监视雷达数据将会被丢弃。

进一步地，合并步骤1002可以通过如下步骤实现：将多个udp包合并为1个udp包。并且，在一个更加优选的实施例中，合并步骤还包括使用空白数据填充所述合并后的udp包。也就是说，由于在某些机场4g专网当中udp传输存在小体积包丢包严重的问题，可以采用多udp包合并为1个udp包的方式适配4g专网。若数据量实在太少，也会使用空白数据填充该合并后的大体积udp包。

由于场面监视雷达数据发送频率为每秒一次，而车载应用对场面监视雷达数据频率要求可以适当降低，可以采用基于时间的数据筛选的办法降低发送频次。在一个实施例中，筛选步骤可以为：指定4n-1至4n秒出现的数据包合并后进行发送；其中，n为自然数。即，仅将第4秒收到的场面监视雷达数据进行传输：仅将第3秒到第4秒出现的数据合包后通过4g专网发送至车载端，并以此往复。参照图4所示。

上述实施例中，由于ads-b数据由车载端直接采集，而机场场面监视雷达数据通过光纤、机场4g专网传输至车载端，相较而言ads-b数据的实时可靠性更高。该数据融合算法优先考虑采用ads-b数据作为数据的基底，并利用机场场面监视数据对ads-b数据的缺失进行补充和修正。同时，由于机场场面监视雷达数据不仅包含了目标定位信息，还包括了航班计划信息，可对原有ads-b数据进行功能性的增强。

第二方面，本发明还公开了一种基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合装置，用于机场场面特种车辆的可靠运行，参照图5，包括：

接收模51，接收来自机场场面多个航空器的ads-b数据，以及，来自机场场面的多个机场场面监视雷达数据；

融合模块52，将ads-b数据作为基底，利用监视数据对机场场面监视雷达数据进行数据补充、数据修正与数据增强。

本发明结合各类机场场面作业车辆的运行特点、机载ads-bout系统技术特征，以及机场场面监视雷达技术特征，将机场场面特种车辆的航空器ads-b数据与机场场面监视雷达数据融合，以ads-b数据作为基底，利用所述监视数据对所述机场场面监视雷达数据进行数据补充、数据修正与数据增强，进而克服单纯依赖航空器ads-b数据保障机场场面特种车辆运行所产生的缺陷，从而使特种车辆更加可靠地运行。

第三方面，本发明还公开了一种基于航空器ads-b与机场场面监视雷达的数据融合系统，参照图6，包括：特种车辆车载61和服务端62。特种车辆车载端61包括ads-b接收机611和数据融合处理器612。ads-b接收机611用于接收来自机场场面多个航空器的ads-b数据，并进行解码；服务端62用于收来自机场场面监视雷达数据，并将该数据发送至数据融合处理器612；所述数据融合处理器612用于将所述ads-b数据作为基底，利用所述监视数据对所述机场场面监视雷达数据进行数据补充、数据修正与数据增强。

由于机场场面监视雷达数据具有单个数据短小、总数据量大，以及覆盖空域广阔的特点，若直接在机场4g专网中向车辆端发送原始机场场面监视雷达数据，将出现高数据丢包率、高4g带宽占用、车辆端高比例无效计算资源占用的问题。为此须利用机场4g专网适配算法对原始场面监视雷达数据进行特殊处理。因此，在本实施例的服务端62还设置有机场4g专网适配处理器621。机场场面监视雷达数据采用asterix/cat062通过光纤传输至机场4g专网适配处理器621，并且，在其中进行如下操作：

i)、按照经纬度范围和数据内容对所述机场场面监视雷达数据进行过滤；将机场给定区域范围且内容可用的数据保留。

在一个实施例中，可以通过如下方式进行处理：

步骤a)、预先自定义一个多边形各个点的经纬度，使得该多边形将机场及其周围环境覆盖；

步骤b)、判断航空器是否在多边形里，若否，则针对该航空器的场面监视雷达数据将会被丢弃。

ii)、将保留的数据包进行合并。通过合并多个asterix/cat062数据包发送，极大地降低了机场4g专网中发送数据包的频率。

在一个实施例中，将多个udp包合并为1个udp包。并且，在一个更加优选的实施例中，合并步骤还包括使用空白数据填充所述合并后的udp包。也就是说，由于在某些机场4g专网当中udp传输存在小体积包丢包严重的问题，可以采用多udp包合并为1个udp包的方式适配4g专网。若数据量实在太少，也会使用空白数据填充该合并后的大体积udp包。

iii)、基于时间对合并的数据包进行筛选。具体来说，基于时间对asterix/cat062数据包进行筛选，进一步降低对机场4g专网带宽地占用。

由于场面监视雷达数据发送频率为每秒一次，而车载应用对场面监视雷达数据频率要求可以适当降低，可以采用基于时间的数据筛选的办法降低发送频次。在一个实施例中，筛选步骤可以为：指定4n-1至4n秒出现的数据包合并后进行发送；其中，n为自然数。即，将第3秒到第4秒出现的数据合包后通过4g专网发送至车载端，将第7秒到第8秒出现的数据合包后通过4g专网发送至车载端……，并以此往复。

在车载端61，具备ads-b接收机611，能够接收到来自场面航空器的ads-b数据并进行解码，将解码后的ads-b数据传输至位于车载端61的数据融合处理器612。该数据融合处理器612适应于机场场面运行特点，将航空器的ads-b数据和机场场面监视雷达数据进行融合处理，最终利用车载端的车载hud设备或车载平板进行融合后内容的呈现。

在一个实施例中，数据融合处理器612中的融合方式可以包括：

i)、基于所述机场场面监视雷达数据，建立机场场面第一航空器清单，所述第一航空器清单包括航班号及每一航班对应的经纬度位置信息；

ii)、基于航空器的ads-b数据建立第二航空器清单，所述第二航空器清单包括航班的经纬度位置信息；

iii)、根据所述第一航空器清单和所述第二航空器清单，基于航班的经纬度位置信息进行配对补盲。

更加具体地，在进行补盲的过程中，若ads-b数据中的某条数据没有航班号，但其包含的经纬度信息能够与机场场面监视雷达数据相匹配，则利用机场场面监视雷达数据补充无航班号的ads-b数据；若机场场面监视雷达数据无与之匹配的ads航空器的经纬度位置信息，则利用机场场面监视雷达数据补充无ads-b数据的目标。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。