专利名称：联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法
技术领域：
本发明属飞航管理技术领域，尤指在联合雷达/自动回报监视环境中，一种航迹资料融合处理的方法。
在未来同时使用雷达、定址自动回报和广播自动回报的监视环境下，目前只使用雷达做航迹追踪的航管系统必须做适度的修改，以便能在未来新的监视环境下，融合多重信号做航迹追踪。本发明便是要满足这样的需求。
本发明的方法包括(1)航迹状态定义是定义可能的航迹状态为初始、建立、追踪、失踪及结束；(2)航迹类别定义是定义可能的航迹类别为搜寻、电码、精确、ADS精确、ADS电码、ADS搜寻及ADS；(3)航迹类别转换规则是定义航机类别转换的条件。本发明可以保证航机在联合雷达/自动回报装置监视环境中，获得最佳的飞航服务。
其中该航迹初始状态会根据不同的回报设备初始成不同类别的航迹。
其中该航迹处于追踪状态时，系统会对所有航迹的位置及速度做预测，以便航管系统显示航迹，并且做危险预警或飞航资料处理。
航迹于失踪状态时，系统会根据既有的资讯计算航迹可能的位置及速度以便航管系统显示航迹，并且做危险预警处理。
其中该航迹在结束状态时，系统不会再对此航机做追踪，但纪录航迹的相关资讯。
其中，当系统对于一飞机只接到主雷达信号，且未关联到系统航迹时，初始航迹类别为搜寻。
其中，当系统对于一飞机只接到二次雷达信号，且未关联到系统航迹时，初始航迹类别为电码。
其中，当系统对于一飞机只接到广播自动回报信号，且未关联到系统航迹时，初始航迹类别为精确。
其中，当系统允许航机登入ADS-A服务时，初始航迹类别为ADS。
当系统收到主雷达的位置回报信号及定址自动回报信号，航迹类别为ADS搜寻。
其中，当系统同时收到次雷达的位置回报信号及定址自动回报信号，航迹类别为ADS电码。
其中，当系统收到定址自动回报及广播自动回报信号，则航迹类别为ADS精确。
其中(1)当航迹类别初始为搜寻或电码时，进入建立状态的条件为连续3次收到位置回报；(2)当航迹类别初始为精确时，进入建立状态的条件是直接建立；(3)当航迹类别初始为ADS时，进入建立状态的条件为收到第一笔ADS-A信息。
其中(1)当航迹类别为搜寻或电码时，进入失踪状态的条件为连续三个批次时间航迹未关联到任何目标物回报，进入结束状态的条件为连续八个批次时间航迹未关联到任何目标物回报或管制员直接移除该航迹；(2)当航迹类别为ADS时，进入失踪状态的条件为连续两次未在预定时间收到位置回报，进入结束状态的条件为登出ADS-A服务、航迹交管给其他中心或管制员直接移除该航迹；(3)当航迹类别为ADS搜寻、ADS电码、ADS精确时，管制员可直接输入指令删除该航迹。
其中(1)当航迹类别为搜寻时，航迹类别可在管制员手动输入指令之下，转换为电码或ADS搜寻。
其中，当航迹类别乌电码时(1)于管制员手动输入指令的条件下，航迹类别可转换为搜寻；(2)于关联到广播自动回报目标物的条件下，航迹类别转换为精确(3)于航机登入ADS，A服务，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS电码。
其中，当航迹类别为精确时(1)于未关联到广播自动回报目标物，只关联到二次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为电码；(2)于航机登入ADS-A服务，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
其中，当航迹类别为ADS时(1)于关联到主雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS搜寻；(2)于关联到二次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS电码；(3)于关联到广播自动回报目标物，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
其中，当航迹类别为ADS时(1)于关联到主雷进回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS搜寻；(2)于关联到二次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS电码；(3)于关联到广播自动回报目标物，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
其中，当航迹类别为ADS搜寻时(1)于航机登出ADS-A服务时，航机类别转换为搜寻；(2)于连续一段时间未关联到主雷达目标物回报的条件下，航迹类别转换为ADS；(3)于关联到二次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS电码；(4)于关联到广播自动回报目标物，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
其中，当航迹类别为ADS电码时(1)于航机登出ADS-A服务的条件下，航迹类别转换为电码；(2)于连续一段时间未关联到次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS；(3)于关联到广播自动回报目标物的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
其中，当航迹类别为ADS精确时(1)于航机登出ADS-A服务的条件下，航迹类别转换为精确；(2)于连续一段时间未关联到广播自动回报目标物的条件下，航迹类别转换为ADS；(3)于关联到二次雷达回报的目标物，且无关联到广播自动回报目标物的条件下，航迹类别转换为ADS电码。
在此联合监视环境中，航机20依其等级可能配有下述不同的设备电码收发器21传送航机的电码；定址自动回报设备22藉由导航卫星40定出航机位置，在向航管中心10登入ADS-A服务之后，航机20透过卫星30传送定址自动回报信号给航管中心10；广播自动回报设备23藉由导航卫星定出航机位置，广播航机的位置、高度、航机编号等信息。
于上述的联合雷达/自动回报监视环境架构中，本发明在航机资料融合处理时，定义了航迹状态、航迹类别及航迹类别转换的规则，以针对不同机载设备的航机提供最大的飞航服务，如表一所示。
表一不同机载设备航机所得的飞航服务
本发明所定义的航迹状态如下1.航迹初始当系统接收到的航机位置回报并未关联到系统中任何一个航迹时，此时系统认为有新的目标物出现，因此会初始化一个新的航迹，以对此目标物做追踪。因为不同回报设备的回报频率不同，因此系统会根据不同的回报设备初始化不同类别的航迹。
2.航迹建立在经过几次航迹位置资料更新之后，系统确认这不是偶发的杂讯，因此会建立航迹，对此航机做追踪。
3.航迹追踪系统定期由监视设备接收航机位置回报，并更新航迹位置。此外，系统会对所有航迹的位置及速度做预测，以便航管系统显示航迹，并且做危险预警或飞航资料处理等等。
4.航迹失踪若某一航迹有一段时间未关联到任何的位置回报，此航迹会进入失踪状态。此时，系统会根据既有的资讯计算航迹可能的位置及速度以便航管系统显示航迹，并且做危险预警处理。
5.航迹结束当航迹在失踪状态且持续一段时间系统仍未收到任何的位置回报，此航迹会进入结束状态。系统不再对此航机做追踪，但航迹的一些相关资讯会被纪录下来。
表二和表三显示了不同类别航迹进入初始、建立、失踪、结束状态的条件。表二不同航迹其初始及建立的条件
表三不同航迹进入失踪及结束状态的条件
其中，表二及表三的航机类别与机载回报装置有关。在联合雷达/自动回报装置监视环境中，可能的航机位置回报装置有主雷达、二次雷达、定址自动回报装置、广播自动回报装置。若航管系统对于同一架飞机只接到一种信号来源，例如主雷达信号源，则将初始的新航迹类别为“搜寻”；同理，若信号源为二次雷达、广播自动回报或定址自动回报，则初始的航迹类别依次为“电码”、“精确”及“ADS”。除了上述基本的航迹类别(“搜寻”、“电码”、“精确”及“ADS”)之外，本发明同时定义了“ADS搜寻”、“ADS电码”和“ADS精确”类别。当航机类别为“ADS”且同时收到主雷达对该航机位置回报的信号，此时航迹类别会由“ADS”变为“ADS搜寻”；同理，若同时收到的是次雷达信号或广播自动回报信号则航迹会由“ADS”变为“ADS电码”或“ADS精确”。不同航迹类别彼此间转换的条件详列在表四。在本发明中，航迹类别转换的原则是当一架飞机同时有两种或两种以上的位置信号回报时，本发明所定义的航迹类别变化必须协助系统有效运用所有位置回报信号，以便任何时候都能使用目前最好的信号来追踪航机。表四航机类别转换条件
以前述本发明的方法，假设目前有一航机20同时配备“电码收发器”21及“自动定址回报设备”22，并在
图1的监视环境中飞行。当航机20向航管中心10登入ADS-A服务时，本发明的方法会为航管系统初始一个“ADS”类别的航迹。当航机20不断用定址自动回报设备22透过卫星30传送航机位置、高度、航机编号等资讯时，航管中心10会透过卫星信号地面接收站13接收这些信息，并且利用这些信息建立及追踪此“ADS”航迹，并提供航机20适当的飞航服务。当航机20飞入次雷达12的涵盖范围时，航机20的电码收发器21会收到次雷达12的电码询问信号，此时收发器21会发出飞机的电码，当次雷达12接收到电码时，它会将航机20的电码、位置、高度等信息传至航管中心10，此时航管中心会改变此“ADS”航迹类别为“ADS电码”，并且同时使用次雷达12及定址自动回报信号来追踪航迹。
当飞行一段时间之后，可能因为气候因素或机载的电码收发器21故障，造成地面端的次雷达12无法收到电码，若此状况持续一段时间，此时航迹类别会由“ADS电码”变为“ADS”，本发明改以定址自动回报来追踪航迹(因为收不到次雷达的信号)。若再经过一段时间，主雷达11发现此航机，并将位置信号传回航管中心10，此时航迹类别会由“ADS”变成“ADS搜寻”，代表系统目前同时使用主雷违11及定址自动回报来追踪航迹。
当飞机再飞行一段时间之后，飞行员可能向航管中心10要求登出ADS-A服务。在登出ADS-A服务之后，系统会只收到主雷达11的位置信号回报，因此航机类别将由“ADS搜寻”变成“搜寻”，同时系统改以主雷达11追踪航迹。当航机20飞行一段时间之后，飞机可能飞出主雷达11的涵盖范围，因此系统会有一段时间收不到航机20的主雷达位置信号回报，此时这航迹会由追踪状态变为失踪状态，当再经过一段时间仍未收到主雷达11的位置信号回报，此时系统会将航迹由失踪状态改成结束状态并删掉此航迹，停止追踪此航机。
上例说明了本发明可以协助系统随时使用目前可用的追踪信号来追踪航机20。而由于不同监视设备其回报频率大不相同，例如广播自动回报可达到一秒钟一次，定址自动回报5到15分锺一次，本发明同时考虑了这些特性，协助系统使用最高的回报率来追踪航迹，使航机得到最佳的飞航服务。
综上所述，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于现有技术的特征，实为一极具实用价值的发明。惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，应用在联合雷达/自动回报装置的监视环境，其特征在于，该方法包括航迹状态定义，是定义可能的航迹状态为航迹初始状态、航迹建立状态、航迹追踪状态、航迹失踪状态、航迹结束状态；航迹类别定义，是定义可能的航迹类别为搜寻、电码、精确、ADS精确、ADS电码、ADS搜寻、及ADS；以及航迹类别转换规则定义，是定义航机类别转换的条件。
2.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中该航迹初始状态会根据不同的回报设备初始成不同类别的航迹。
3.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中该航迹处于追踪状态时，系统会对所有航迹的位置及速度做预测，以便航管系统显示航迹，并且做危险预警或飞航资料处理。
4.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，航迹于失踪状态时，系统会根据既有的资讯计算航迹可能的位置及速度以便航管系统显示航迹，并且做危险预警处理。
5.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中该航迹在结束状态时，系统不会再对此航机做追踪，但纪录航迹的相关资讯。
6.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当系统对于一飞机只接到主雷达信号，且未关联到系统航迹时，初始航迹类别为搜寻。
7.如权利要求6所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当系统对于一飞机只接到二次雷达信号，且未关联到系统航迹时，初始航迹类别为电码。
8.如权利要求7所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当系统对于一飞机只接到广播自动回报信号，且未关联到系统航迹时，初始航迹类别为精确。
9.如权利要求8所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当系统允许航机登入ADS-A服务时，初始航迹类别为ADS。
10.如权利要求9所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，当系统收到主雷达的位置回报信号及定址自动回报信号，航迹类别为ADS搜寻。
11.如权利要求10所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当系统同时收到次雷达的位置回报信号及定址自动回报信号，航迹类别为ADS电码。
12.如权利要求11所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当系统收到定址自动回报及广播自动回报信号，则航迹类别为ADS精确。
13.如权利要求12所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中(1)当航迹类别初始为搜寻或电码时，进入建立状态的条件为连续3次收到位置回报；(2)当航迹类别初始为精确时，进入建立状态的条件是直接建立；(3)当航迹类别初始为ADS时，进入建立状态的条件为收到第一笔ADS-A信息。
14.如权利要求13所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中(1)当航迹类别为搜寻或电码时，进入失踪状态的条件为连续三个批次时间航迹未关联到任何目标物回报，进入结束状态的条件为连续八个批次时间航迹未关联到任何目标物回报或管制员直接移除该航迹；(2)当航迹类别为ADS时，进入失踪状态的条件为连续两次未在预定时间收到位置回报，进入结束状态的条件为登出ADS-A服务、航迹交管给其他中心或管制员直接移除该航迹；(3)当航迹类别为ADS搜寻、ADS电码、ADS精确时，管制员可直接输入指令删除该航迹。
15.如权利要求14所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中(1)当航迹类别为搜寻时，航迹类别可在管制员手动输入指令之下，转换为电码或ADS搜寻。
16.如权利要求15所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当航迹类别乌电码时(1)于管制员手动输入指令的条件下，航迹类别可转换为搜寻；(2)于关联到广播自动回报目标物的条件下，航迹类别转换为精确(3)于航机登入ADS，A服务，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS电码。
17.如权利要求16所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当航迹类别为精确时(1)于未关联到广播自动回报目标物，只关联到二次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为电码；(2)于航机登入ADS-A服务，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
18.如权利要求17所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当航迹类别为ADS时(1)于关联到主雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS搜寻；(2)于关联到二次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS电码；(3)于关联到广播自动回报目标物，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
19.如权利要求18所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当航迹类别为ADS时(1)于关联到主雷进回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS搜寻；(2)于关联到二次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS电码；(3)于关联到广播自动回报目标物，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
20.如权利要求19所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当航迹类别为ADS搜寻时(1)于航机登出ADS-A服务时，航机类别转换为搜寻；(2)于连续一段时间未关联到主雷达目标物回报的条件下，航迹类别转换为ADS；(3)于关联到二次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS电码；(4)于关联到广播自动回报目标物，且航机编号相符的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
21.如权利要求20所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当航迹类别为ADS电码时(1)于航机登出ADS-A服务的条件下，航迹类别转换为电码；(2)于连续一段时间未关联到次雷达回报的目标物的条件下，航迹类别转换为ADS；(3)于关联到广播自动回报目标物的条件下，航迹类别转换为ADS精确。
22.如权利要求21所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹资料融合处理方法，其特征在于，其中，当航迹类别为ADS精确时(1)于航机登出ADS-A服务的条件下，航迹类别转换为精确；(2)于连续一段时间未关联到广播自动回报目标物的条件下，航迹类别转换为ADS；(3)于关联到二次雷达回报的目标物，且无关联到广播自动回报目标物的条件下，航迹类别转换为ADS电码。
全文摘要
本发明是一种航机位置资料融合的方法，应用在联合雷达/自动回报装置监视环境中；本发明在融合航机位置信号时定义了航迹状态、航迹类别及航迹类别转换的规则；本发明可以协助航管系统在联合雷达/自动回报装置监视环境中做航迹追踪，并针对不同机载设备的航机提供最大的飞航服务。
文档编号G01S13/91GK1417591SQ0114158
公开日2003年5月14日 申请日期2001年11月9日 优先权日2001年11月9日
发明者冯允棣, 林武杰, 萧永修 申请人:财团法人资讯工业策进会