一种多管制中心之间数据融合与交换的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明设及一种数据融合与交换系统，具体设及一种多管制中屯、之间的数据融合 与交换系统。
【背景技术】
[000引民航空管系统经过20多年的建设，特别是经过"八五"、"九五"两个五年计划的建 设，一大批管制中屯、的ATC系统相继投入使用，使管制服务能力达到一个新水平，空管保障 能力有了根本性的提高，在保障飞行安全、正常和优质服务方面发挥着越来越突出和关键 的作用。特别是近年先后在北京终端区、北京区域、珠海终端区、广州区域、京广航路实施雷 达管制，产生了较好的经济效益和社会效益。
[0003] 随着中国民航的高速发展，民航飞行量不断增长，民航空管所面临的安全保障任 务系统越来越重，对空管保障系统的要求越来越高。然而，由于我国空管系统设备的"屯国 八制"现状，由不同国家和厂商提供各管制中屯、自动化系统间的数据不能相互交换和共享， 极大地影响了系统的容量和效率，使从程序管制到雷达管制的进程受到影响。随着民航空 管体制改革的进展，空管高空管制区数目将从现在的20多个减少到7个左右，随着Ξ大区域 管制中屯、、北京终端区等自动化系统的建立，有效地提高我国的空中交通管制能力，也是实 施雷达管制战略的重要战略步骤。为充分发挥管制中屯、的功能和作用，完成管制中屯、大区 域运行，如何实现管制中屯、间信息交换和数据融合将至关重要。
[0004] 为全面实施雷达管制战略，管制区间的自动移交，地区性的信息共享，全国飞行计 划处理(FDP)数据融合已成为民航空管管制Ξ个重要的步骤和需求。而实现"系统互联自 动、信息共享交互、数据一致同步"是空管自动化系统的发展趋势。
[000引"十一五"期间，中小型空管自动化系统实施国产化，开展我国自主知识产权的管 制中屯、间数据融合和交换技术研究，制定空管自动化系统数据融合和交换技术的相关技术 标准势在必行。国外，特别是欧洲，从上世纪90年代即开始了该方面的工作，在系统接口技 术规范和实现的多种通信协议的制定，W及在开发满足新的航空管制要求的ATC系统方面 做了大量的工作，实现了管制区域内和管制区域间飞行管制数据的无缝连接和管制移交， 取得了相当的技术成果，对实现"欧洲空间一体化"起到了极大地推动作用。
[0006] 现有的管制中屯、数据融合系统处理的数据相对片面，不能实时进行数据交换和融 合，如蒋乃欣等发表的"空管多雷达数据融合系统的设计与实现"（航空电子技术，2004年第 35卷第2期)和薛文安等发表的"民航ATC系统中交通信息的数据融合"（中国民航学院学报， 1997年第15卷第4期）。而各个管制中屯、的数据量很大，而处理数据是否全面、准确，数据是 否能实时交换融合无疑是空管效果好坏的决定因素，因此，本发明对民航空管管制中屯、之 间，特别是高空管制中屯、与中低空管制中屯、间的数据的融合和交换处理技术进行研究。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种多管制中屯、之间的数据融合与交换系 统，实现管制中屯、间管制数据的实时交换和融合、管制服务的无缝连接。
[0008] 本发明的技术方案是:一种多管制中屯、之间的数据融合与交换系统，包括前端数 据处理子系统、融合和交换子系统;前端数据处理子系统通过对输入输出设备的控制，接收 多个管制中屯、的综合航迹和飞行数据，进行解析和数据质量监视，并把解析后的各通道数 据传送给融合和交换子系统;融合和交换子系统完成各管制中屯、间数据的融合处理、飞行 数据处理、飞行数据的关联处理，形成融合飞行数据和融合综合航迹;前端数据处理子系统 还将接收的融合和交换子系统输出的融合飞行数据和融合综合航迹通过物理接口输出到 与之相对应的管制中屯、系统前端。
[0009] 该数据融合与交换系统还包括数据模拟仿真子系统，对管制中屯、运行环境进行模 拟，仿真真实的管制中屯、所产生的数据，然后将所产生的综合航迹、雷达数据和报文数据通 过输出端口输出到其它子系统，作为整个数据融合与交换系统的基础数据源；同时还可W 通过输入端口接收其他子系统和其他管制中屯、发送的数据W进行交换和检测。
[0010] 前端数据处理子系统包括多通道数据处理接口、数据格式解析模块、数据格式组 装模块、数据质量检查模块、多通道航迹建立模块、多通道航迹显示模块、人机控制模块、内 部格式组装模块;多通道数据处理接口根据接入系统需求控制物理通信接口硬件，进行多 通道的并行数据输入和输出控制;数据格式解析模块接收多个通道的管制中屯、空管自动化 系统输出数据，根据数据格式进行解析;数据格式组装模块，对融合飞行数据和融合综合航 迹进行数据组装，通过多通道数据处理接口传送给各管制中屯、;数据质量检查模块，根据解 析的飞行航迹及飞行计划数据对前端数据处理子系统接收到的数据进行质量判别，提供 当前数据质量状态；多通道航迹建立模块，根据物理通道的设定建立并行的多通道数据存 储区，按照不同的接收通道，根据飞行目标存储所有飞行航迹和飞行计划数据；多通道航迹 显示模块，根据多通道航迹建立模块的飞行航迹数据，通过二维图形方式显示所有通道的 飞行航迹数据，同时建立并行显示机制，根据选择，对不同的通道数据同时进行显示；人机 控制模块，对人机交互过程进行控制；内部格式组装模块，对输入到前端数据处理子系统中 的综合航迹进行数据组装，通过网络统一传输到融合和交换子系统中。
[0011] 融合和交换子系统包括前端数据输入接口、空间配准模块、数据质量分析模块、时 间配准模块、数据关联模块、数据融合模块、融合数据显示模块、飞行数据过滤模块、飞行数 据分析模块、飞行数据转换模块、飞行数据显示模块、融合数据与飞行数据关联模块、数据 输出控制模块;前端数据输入接口，接收前端数据处理子系统输出到融合和交换子系统内 部局域网的监视数据、综合航迹数据运些系统内部格式数据，并根据数据类型发送至相应 模块进行处理;空间配准模块，消除坐标转换变形、管制中屯、系统误差运些固有误差对融合 效果的影响;数据质量分析模块，对经过空间配准的监视数据进行分析，采用聚类分析方法 将数据分为正常数据、滞后数据、异常数据，输出至相应的模块分别对各种质量状态的监视 数据进行处理;时间配准模块，采用最小二乘算法对经过数据质量分析模块判定为正常数 据的监视数据进行时间同步处理;数据关联模块，关联航迹与点迹数据，根据处理的监视数 据质量的不同分为正常数据关联和滞后数据关联两部分;数据融合模块，根据监视数据质 量的不同采用不同的数据融合方法分别进行融合处理，分为正常数据融合和滞后数据融合 两部分;融合数据显示模块，根据融合航迹数据，通过二维图形方式显示融合航迹数据；飞 行数据过滤模块，将输入的飞行数据进行过滤筛选，提取出所需要的信息；飞行数据分析模 块，对得到的信息进行分析，解析出能够与融合数据关联所需的数据项，w供生成综合航迹 使用;飞行数据转换模块，实现CRC验证算法的转换、报文开始和结束标示转换、时间显示格 式转换；飞行数据显示模块，根据飞行数据，通过界面方式显示信息；融合数据与飞行数据 关联模块，根据融合数据与飞行数据中呼号、飞行计划、飞行航迹对融合数据和飞行信息进 行关联，形成综合航迹数据;数据输出控制模块，控制系统内部监视数据、飞行数据W及综 合航迹数据的输出状态。
[0012] 融合和交换子系统中的空间配准模块采用下述方法实现:在一段时间内两管制中 屯、管制区域重叠区域有N个目标，对于第k个综合航迹数据有：
[0013]
[0014] 其中，N含2，k=l ,2,…,N，Xa,k、ya,k表示管制中屯、a的综合航迹目标在管制中屯、a的 局部坐标系下第k时刻的位置，xb,k、yb,读示管制中屯、b的综合航迹目标在管制中屯、b的局部 坐标系下第k时刻的位置，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时刻的 方位角，即与正北的顺时针方向的夹角，ra,k表示管制中屯、a在第k时刻与综合航迹目标的斜 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,读示管制中屯、b 在第k时刻的方位角，即与正北的顺时针方向的夹角，η,读示管制中屯、b在第k时刻与综合 航迹目标的斜距，A 0b表示管制中屯、b的方位角偏差；
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